JP3362456B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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Description
る。
ファ(FIT)型、インターライントランスファ(I
T)型等のCCD固体撮像素子においては、図5に示す
ように、画素となる複数の受光部1がマトリックス状に
配列され、各受光部列の一側にCCD構造の垂直転送レ
ジスタ2が設けられた撮像部3を有して成り、この撮像
部3の有効画素領域4の受光部1を除く少なくとも垂直
転送レジスタ2を含む領域上及び黒の基準レベルを規定
するための所謂オプティカルブラック領域5の全面上
に、斜線で示すように、遮光膜例えばAl遮光膜6を形
成して構成される。
−A線上の断面の一例を示す。11は第1導電形例えば
N形のシリコン基板を示し、この基板11上の第1の第
2導電形即ちP形のウェル領域12内に、N形不純物拡
散領域13と垂直転送レジスタ2を構成するN形転送チ
ャンネル領域14並びにP形のチャンネルストップ領域
15が形成され、上記N形不純物拡散領域13上にP形
の正電荷蓄積領域16が、N形の転送チャネル領域14
の真下に第2のP形ウェル領域17が夫々形成される。
ェル領域12とのPN接合jによるフォトダイオードP
Dによって受光部(光電変換部)1が構成される。
送チャネル領域14、チャネルストップ領域15及び読
み出しゲート部7上にゲート絶縁膜18を介して多結晶
シリコンからなる転送電極19が形成され、転送チャネ
ル領域14、ゲート絶縁膜18及び転送電極19により
垂直転送レジスタ2が構成される。
含む全面上に層間絶縁膜20が積層され、更に転送電極
19に対応する層間絶縁膜20上に、スパッタリング等
によって例えば800nm程度の厚さに成膜したアルミ
ニウム等の金属遮光膜6が選択的に形成される。上層に
は表面保護膜22が形成される。
送レジスタ2内に入射される光が阻止され、有効画素領
域4ではこの光入射によるスミアの発生が低減され、オ
プティカルブラック領域5では電気的に黒の基準レベル
が規定される。
高集積化に伴って、デバイスの平面方向だけでなく、段
切れ等を考慮して、厚さ方向にも寸法を小さくする必要
が生じてきた。しかし乍ら、金属遮光膜6の膜厚を薄く
すると、一層膜で形成されているため、図7に示すよう
に、金属遮光膜6の結晶粒24の粒界が揃い易く、ピン
ホール25が発生すると、そのピンホール25から光透
過してしまい、遮光性を低下させてしまう。従って、有
効画素領域4ではこの透過光26によるスミアが増加
し、固体撮像素子の不良を引き起こすという問題点が生
じて来た。
透過により黒の基準レベルが変動する等の不都合が生じ
るものであった。
を薄くしても遮光性を確保し、高信頼性を図った固体撮
像素子を提供するものである。
の受光部を除く他の領域上に遮光膜が形成されてなる固
体撮像素子において、遮光膜が第1の層と第2の層から
なり、第1の層が柱状晶であるとともに第1の結晶配向
性を有し、第2の層が第1の層の結晶配向性と異なる第
2の結晶配向性を有する構成とする。
除く他の領域上に遮光膜が形成されてなる固体撮像素子
において、遮光膜が第1の層、第2の層及び第3の層か
らなり、第1の層が柱状晶であるとともに第1の結晶配
向性を有し、第2の層が第1の層及び第3の層の結晶配
向性と異なる第2の結晶配向性を有する構成とする。
もに第1の結晶配向性を有する第1の層と結晶配向性の
異なる第2の結晶配向性を有する第2の層で形成される
ので、第1の層を柱状晶の膜となるほど薄くして全体の
遮光膜を薄くしたときに遮光膜の結晶配向性の連続が断
ち切られることになり(つまり結晶の配向性が引き継が
れず)、固体撮像素子の高集積化に伴い遮光膜を薄くし
ても、遮光膜の遮光性が確保される。従って、スミア成
分の低減が図られ、また、オプティカルブラック領域で
の黒の基準レベルに変動が生じない。
第2及び第3の層で形成され、第1の層が柱状晶である
とともに第1の結晶配向性を有し、第2の層が第1及び
第3の層の結晶配向性と異なる第2の結晶配向性を有す
るので、上記と同様に、第1の層を柱状晶の膜となるほ
ど薄くして全体の遮光膜を薄くしても、遮光膜の結晶配
向性の連続が断ち切られて遮光膜の遮光性が確保され
る。従って、スミア成分の低減が図られ、また、オプテ
ィカルブラック領域での黒の基準レベルの安定化が図れ
る。
素子の実施例を説明する。
ーライントランスファ(FIT)型のCCD固体撮像素
子に適用した場合である。
は、図1に示すように、画素となる複数の受光部1がマ
トリックス状に配列され、各受光部列の一側にCCD構
造の垂直転送レジスタ2が設けられた撮像部31と、撮
像部31の複数の垂直転送レジスタ2に1対1で対応す
るCCD構造の複数の垂直転送レジスタ32が設けられ
た蓄積部33と、蓄積部33の一側に配されたCCD構
造の水平転送レジスタ34と、水平転送レジスタ34の
出力側に接続された出力回路35とを備えて成る。そし
て、撮像部31における有効画素領域36の受光部1を
除く垂直転送レジスタ2を含む他の領域と、黒の基準レ
ベルを規定するための所謂オプティカルブラック領域3
7及び水平転送レジスタ34の全面とには、斜線で示す
ように、後述の遮光膜44が形成される。
部1において受光量に応じて光電変換された信号電荷が
垂直転送レジスタ2に読み出され、垂直転送レジスタ2
内を転送して一旦蓄積部33の垂直転送レジスタ32に
蓄積される。そして、1水平ライン毎の信号電荷が水平
転送レジスタ34に転送され、水平転送レジスタ34内
を順次転送して出力回路35を通じて出力される。
ように構成する。図2は有効画素領域36の断面構造
(図1のB−B線上の断面図)を示す。この画素領域3
6では、第1導電形例えばN形のシリコン基板11上の
第1の第2導電形即ちP形のウェル領域12内に、N形
の不純物拡散領域13と垂直転送レジスタ2を構成する
N形転送チャネル領域14並びにP形のチャネルストッ
プ領域15が形成され、上記N形の不純物拡散領域13
上にP形の正電荷蓄積領域16が、またN形の転送チャ
ネル領域14の直下に第2のP形ウェル領域17が夫々
形成される。
ウェル領域12とのPN接合jによるフォトダイオード
PDによって受光部(光電変換部)1が構成される。垂
直転送レジスタ2を構成する転送チャネル領域14、チ
ャネルストップ領域15及び読み出しゲート部7上に、
ゲート絶縁膜18を介して例えば多結晶シリコンからな
る転送電極19が形成され、この転送チャネル領域1
4、ゲート絶縁膜18及び転送電極19により垂直転送
レジスタ2が構成される。
含む全面に、層間絶縁膜20が形成される。
る部分の層間絶縁膜20上に、第1層目薄膜例えばAl
薄膜41、第2層目薄膜例えばTiN薄膜42及び第3
層目薄膜例えばAl薄膜43からなる3層膜構造の金属
遮光膜44が形成される。第2層目のTiN薄膜42
は、第1層目のAl薄膜41の結晶配向性と異なる結晶
配向性を有している。金属遮光膜44はスパッタリング
等により成膜される。22は最上層の表面保護膜であ
る。
グネトロンスパッタリング装置50を用いて成膜され
る。図3は、成膜された遮光膜44の膜式図である。
0は、中央に真空搬送室51を有し、その周囲に、予備
排気室52,Al−1%Siターゲット54を取り付け
た第1の処理室53,Tiターゲット56を取り付けた
第2の処理室55等を有して成る。
撮像素子が作り込まれたシリコン基板を搬送し、ここに
おいて、第1層目の薄膜であるAl−1%Si薄膜44
を200nmの厚さに成膜する。このときの条件は、ア
ルゴンガスの圧力を8mTorr,D.C電力を6K
W,スパッタ時間を18secとした。成膜されたAl
−1%Si薄膜41は(111)の結晶方位をもった柱
状晶となる(図3参照)。
理室55へ真空を破ることなく搬送し、アルゴン及び窒
素の混合ガス中でスパッタリングし、Al−1%Si薄
膜41上に第2層目の薄膜であるTiN薄膜42を40
nmの厚さに成膜する。このときのアルゴン及び窒素の
混合ガス圧力は8mTorr,D.C電力は3KW,ス
パッタ時間は71secとした。成膜されたTiN薄膜
42は、(200)の結晶方位をもっており、その格子
定数が4.2419Åとなる(図3参照)。
ら第1の処理室53へ戻し、第1層目のAl−1%Si
薄膜41と同じ条件で、TiN薄膜42上に第3層目の
Al−1%Si薄膜43を200nmの厚さに成膜す
る。このAl−1%Si薄膜43は、(111)の結晶
方位をもっており、格子定数が2.8631Åである
(図3参照)。
したAl薄膜の格子定数が2.8631Åであって、第
2層目(中間膜)のTiN薄膜42と不整合を生じるた
め、第1層目(下層)のAl−1%Si薄膜41の結晶
配向性は、第2層目(中間膜)のTiN薄膜42で断ち
切られる。
膜43が下層の第1層目のAl−1%Si薄膜41の柱
状晶をそのまま引き継がないため、光45の透過する結
晶粒界が断ち切られたこととなる。
1,TiN薄膜42及びAl−1%Si薄膜43の3層
膜構造の遮光膜44が得られる。その後の工程は、通常
と同様の方法を用いて上記3層膜構造の膜を所望のパタ
ーンにエッチングをして目的とする固体撮像素子を作成
する。
向性の連続性を断ち切るように、Al−1%Si薄膜4
1,TiN薄膜42及びAl−1%Si薄膜43からな
る積層膜で形成することにより、遮光膜44の遮光性を
向上することができる。従って、固体撮像素子の高集積
化に伴って、遮光膜を薄膜化することができ、スミア成
分の少ない、また黒の基準レベルが変動しない信頼性の
高い高集積固体撮像素子が得られる。
膜をTiN膜42で形成したが、第2層目薄膜はこれに
限らず、例えばアモルファスSi,W,Cr,TiO
N,金属酸化膜等の薄膜を用いることができる。要は、
第2層目(中間層)の薄膜42は、第3層目(上層)の
Al薄膜43の結晶配向性を乱すことができる薄膜であ
ればよい。
代わりに、第1層目のAl薄膜表面に酸素プラズマ処理
を施すことによって酸化アルミニウム膜を形成し、この
酸化アルミニウム膜を第2層目薄膜とすることもでき
る。
層目の薄膜43を同じAl−1%Si薄膜を用いたが、
両薄膜41及び43を互に異ならしてもよい。例えば第
1層目がAl−1%Si薄膜、第2層目がTiN,Ti
ON等の薄膜、第3層目がW薄膜とすることもできる。
あれば2層膜構造で遮光膜を形成することもできる。例
えば第1層目がAl−1%Si薄膜、第2層目がW薄膜
とすることができる。
るシリコン領域にコンタクトをとる際に好適なAl−1
%Siを用いたが、その他、例えば第1層目薄膜におい
てそのシリコン表面に接する下半分をAl−1%Siと
し、その上半分を純Alで形成するようにしても可能で
ある。第3層目も純Alで形成することもできる。
適用したが、その他、インターライントランスファ(I
T)型のCCD固体撮像素子等にも適用できる。
膜の遮光性を向上することができる。従って、遮光膜を
薄膜化することができ、信頼性の高い高集積の固体撮像
素子を提供することができる。
スファ型CCD固体撮像素子の構成図である。
ネトロンスパッタリング装置の構成図である。
構成図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 有効画素領域の受光部を除く他の領域上
に遮光膜が形成されてなる固体撮像素子において、 前記遮光膜が第1の層と第2の層からなり、 前記第1の層は柱状晶であるとともに第1の結晶配向性
を有し、 前記第2の層は、前記第1の層の結晶配向性と異なる第
2の結晶配向性を有することを特徴とする固体撮像素
子。 - 【請求項2】 有効画素領域の受光部を除く他の領域上
に遮光膜が形成されてなる固体撮像素子において、 前記遮光膜が第1の層、第2の層及び第3の層からな
り、前記第1の層は柱状晶であるとともに第1の結晶配向性
を有し、 前記第2の層は、前記第1の層及び第3の層の結晶配向
性と異なる第2の結晶配向性を有することを特徴とする
固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17034393A JP3362456B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17034393A JP3362456B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 固体撮像素子 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001313818A Division JP3733891B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0730090A JPH0730090A (ja) | 1995-01-31 |
JP3362456B2 true JP3362456B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15903173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17034393A Expired - Lifetime JP3362456B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3362456B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2825075B2 (ja) * | 1995-12-27 | 1998-11-18 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
US6133595A (en) * | 1997-04-08 | 2000-10-17 | Matsushita Electronics Corporation | Solid state imaging device with improved ground adhesion layer |
US9224773B2 (en) * | 2011-11-30 | 2015-12-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Metal shielding layer in backside illumination image sensor chips and methods for forming the same |
WO2016103936A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子、および固体撮像素子の製造方法 |
-
1993
- 1993-07-09 JP JP17034393A patent/JP3362456B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
H.Shibata,N.Ikeda,M.Murata,Y.Asahi,and K.Hashimoto,INFLUENCE OF UNDER−METAL PLANES ON Al(111)CRYSTAL ORIENTATION IN LAYERED Al CONDUCTORS,Digest of Technical Papers.,1991 Symposium on VLSI Technology,日本,1991年5月30日,p.33−34 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0730090A (ja) | 1995-01-31 |
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