JP3365159B2

JP3365159B2 - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP3365159B2
Application number: JP20194995A
Authority: JP
Inventors: 和司和田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2015-08-08
Also published as: JPH0951086A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
し、特にはシャント配線を有するＣＣＤ固体撮像素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図４には、ＨＤＴＶ（High Definition
Television）に用いられるようなシャント配線を有する
ＣＣＤ固体撮像素子の要部平面図を示し、図５には図４
の平面図におけるＡ−Ａ’断面図を示す。尚、これらの
図においては、基板，絶縁膜，層間絶縁膜及び遮光膜を
断面図のみに示して平面図での図示を省略してある。こ
れらの図に示すように、固体撮像素子４の基板２１の表
面側には、複数の受光領域１１が配列形成されている。
これらの受光領域１１が形成された基板２１の表面は絶
縁膜２２で覆われ、各受光領域１１脇の絶縁膜２２上に
は、表面が絶縁膜２３で覆われたポリシリコンからなる
第１転送電極１２（図中破線で示す）と第２転送電極１
３（図中一点鎖線で示す）とが配置されている。これら
の第１転送電極１２と第２転送電極１３とは、図中矢印
で示した電荷の転送方向Ａに沿って、各受光領域１１に
対して一組の第１転送電極１２と第２転送電極１３とが
交互に配置され、さらに各第１転送電極１２の両端部上
にはこれに隣接して配置される各第２転送電極１３の端
部が積層された状態で配置されている。また、転送方向
Ａとほぼ直交する方向に配列された受光領域１１間に配
置される各第１転送電極１２は、受光領域１１間におい
て接続されている。第２転送電極１３間も、これと同様
の状態に接続されている。

【０００３】また、第１転送電極１２及び第２転送電極
１３上には、表面が絶縁膜２４で覆われたポリシリコン
かならなる緩衝膜１４が電荷の転送方向と平行に配置さ
れている。そして、この緩衝膜１４上には層間絶縁膜２
５を介してアルミニウムのような抵抗の低い材質からな
るシャント配線１５が形成されている。これらの緩衝膜
１４及びシャント配線１５は、一定の幅で形成されてい
る。さらに、緩衝膜１４と第１転送電極１２または第２
転送電極１３との間の絶縁膜２３には、緩衝膜１４と第
１転送電極１２または第２転送電極１３とを接続するた
めの第１コンタクト部１６が形成されている。一方、緩
衝膜１４とシャント配線１５との間の絶縁膜２４及び層
間絶縁膜２５には緩衝膜１４とシャント配線１５とを接
続するための第２コンタクト部１７が形成されている。

【０００４】そして、シャント配線１５を覆う状態の層
間絶縁膜２６が層間絶縁膜２５上に形成され、上記各構
成要素が形成された基板２１上は、受光領域１１上に開
口部２８ａを有する遮光膜２８が形成されている。この
遮光膜２８は、アルミニウムのような遮光性に優れた材
質からなるものである。また、上記遮光膜２８が形成さ
れた基板２１の上方には、各受光領域１１に光ｈを集光
するための集光レンズ（図示せず）が配置されている。

【０００５】上記構成の固体撮像素子４では、低抵抗の
シャント配線１５を第１転送電極１２や第２転送電極１
３に接続させたことによって高速動作が可能になってい
る。また、第１転送電極１２または第２転送電極１３と
シャント配線１５とは緩衝膜１４を介して接続されるた
め、シャント配線１５を構成するアルミニウムがコンタ
クト部において、第１転送電極１２または第２転送電極
１３と接触することにより生じるポテンシャルシフトを
防止できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の固
体撮像素子では、シャント配線を設けたことによって受
光領域の側周壁が高くなっている。そして、特に、図５
の断面図に示した第１転送電極１２と第２転送電極１３
との積層部分は、他の部分と比較して側周壁が高いた
め、シャント配線１５や緩衝膜１４の肩部を覆う遮光膜
２８の張り出し部ｂが受光領域１１の側周壁の高い位置
に配置される。このため、一定の入射角度で受光領域１
１に入射した光ｈが張り出し部ｂで反射するいわゆる
“けられ”が発生し易くなっている。この“けられ”が
発生すると、受光領域１１に入射する光ｈの量が減少す
ることから、各受光領域１１の感度が低下する。

【０００７】また、プロセスのぱらつきの問題から、第
１転送電極１２と第２転送電極１３との形成位置に対し
てシャント配線１５や緩衝膜１４の形成位置にずれが生
じると、各受光領域１１の側周壁において、上記張り出
し部ｂの受光領域１１側への張り出し量にばらつきが生
じて“けられ”の発生し易さが不均一になる。このた
め、各受光領域１１毎の感度にばらつきが生じてしま
う。上記感度の低下やばらつきの要因となる“けられ”
の発生を防止するためには、シャント配線１５や緩衝膜
１４全体の線幅を細くして上記張り出し部ｂの張り出し
を抑え、光ｈの実効的な集光角度を広くする必要があ
る。しかし、シャント配線１５や緩衝膜１４の線幅を細
くすると、コンタクト部（１６，１７）に対する緩衝膜
１４やシャント配線１５の合わせ余裕が少なくなる。こ
のための製造バラツキに対して余裕がなくなってしま
う。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、受光
領域脇の基板上に端部を積層する状態で配置された複数
の転送電極とこの上部に配置されるシャント配線とを有
するＣＣＤ固体撮像素子において、シャント配線及びこ
の下の緩衝膜の少なくとも何方か一方を、転送電極の積
層部上に位置する部分の線幅を、転送電極の単層部上に
位置する部分の線幅よりも細く形成されたものであるこ
とを特徴としている。上記構成の固体撮像素子では、転
送電極の積層部上でシャント配線や緩衝膜の線幅が細く
なっていることから、上記受光領域の側周壁において上
記積層部上のシャント配線や緩衝膜の受光領域側への張
り出しが抑えられる。このため、受光領域に入射される
光が、上記の張り出し部分で“けられ”ることが防止さ
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。図１〜図３は、本発明における
請求項１の固体撮像素子の構成を説明するための図であ
り、先ず、これらの図を用いて請求項１記載の固体撮像
素子の一例を説明する。尚、図１は固体撮像素子の要部
平面図であり、図２は図１におけるＢ−Ｂ’断面図，図
３は図１におけるＣ−Ｃ’断面図である。これらの図に
おいては、基板，絶縁膜，層間絶縁膜及び遮光膜を断面
図のみに示して平面図での図示を省略してある。また、
各構成要素には従来例と同一の符号を付し、重複する構
成部分に関しては説明を省略する。

【００１０】上記各図に示すように、従来の固体撮像素
子（４）と本実施形態に示す固体撮像素子１との異なる
点は、緩衝膜１４の形状にある。すなわち、緩衝膜１４
は、図３のＣ−Ｃ’断面に示す第１転送電極１２及び第
２転送電極１３が積層された部分（以下、積層部と記
す）上に配置される部分の幅Ｗ₁が、その他の部分、つ
まり図２のＢ−Ｂ’断面に示す第１転送電極１２と第２
転送電極１３とが積層されない部分（以下、単層部と記
す）の幅Ｗ₂よりも細く形成されてなるものである。

【００１１】上記積層部上の幅Ｗ₁は、シャント配線１
５の幅よりも大きい範囲で、かつ上記単層部上の幅Ｗ₂
よりも細く設定される。そして、例えば、少なくともシ
ャント配線１５の上方の肩部と第２転送電極１３の上方
の肩部とを結ぶ線よりも内側に緩衝膜１４の上方の肩部
が位置する程度に、上記積層部上の幅Ｗ₁が設定され
る。また、上記単層部上の幅Ｗ₂は、従来と同程度であ
り、第１転送電極１２及び第２転送電極１３の幅よりも
小さくシャント配線１５の幅よりも大きい範囲で、かつ
絶縁膜２３に形成される第１コンタクト部１６に対する
当該緩衝膜１４の合わせ余裕を加味した値に設定されて
いる。

【００１２】また、ここで重要となるのは、上記第１コ
ンタクト部１６と第２コンタクト部１７とを、単層部上
における各絶縁膜２３，２４及び層間絶縁膜２５に配置
することである。これによって、固体撮像素子１を製造
する際の第１コンタクト部１６に対する緩衝膜１４の合
わせ余裕及び緩衝膜１４に対する第２コンタクト部１７
の合わせ余裕を確保し、プロセスのバラツキに起因する
歩留まりの劣化を防止する。

【００１３】上記構成の固体撮像素子１では、低抵抗の
シャント配線１５を各第１転送電極１２と各第２転送電
極１３とに接合させたことによって高速動作が確保され
る。また、シャント配線１５と第１転送電極１２または
第２転送電極１３とは緩衝膜１４を介して接続されるた
め、シャント配線１５を構成するアルミニウムが各転送
電極のコンタクト部分で第１転送電極１２、または第２
転送電極１３と接触することにより生じるポテンシャル
シフトを防止できる。そして、第１転送電極１２と第２
転送電極１３との積層部上における緩衝膜１４の線幅Ｗ
₁は、その他の単層部上における緩衝膜１４の線幅Ｗ ₂よ
りも細く設定されている。このことから、上記積層部分
では、緩衝膜１４を覆う斜光膜２８の肩部ｂの張り出し
が小さくなり、受光領域１１に集光される光ｈがこの部
分で“けられ”ることが防止される。したがって、受光
領域１１の側周壁が他の部分と比較して特に高い上記積
層部において、受光領域１１に対する実効的な集光角度
を広げることができる。

【００１４】上記第１例では、緩衝膜１４の線幅のみを
上記積層部上で細くする場合を説明した。しかし、本発
明では、緩衝膜１４とシャント配線１５との両方を、上
記積層部上でその他の部分よりも細く設定しても良い。
この際、上記積層部上におけるシャント配線１５の線幅
は、例えばシャント配線１５自体の導電性を保てる程度
の範囲内で細くする。また、上記積層部上における緩衝
膜１４の線幅は、当該積層部におけるシャント配線１５
の線幅を越えない範囲で細くする。この際、遮光膜２８
として用いるアルミニウムの成膜の特性を考慮すること
も重要になる。すなわち、一般的に行われているスパッ
タ成膜によってアルミニウムからなる遮光膜２８を成膜
した場合、当該遮光膜２８は下地のエッジ部分が強調さ
れた表面形状になる。このため、緩衝膜１４及びシャン
ト配線１５からの第２転送電極１３の上方の肩部の張り
出しが大きい場合には、第２転送電極１３の上方の肩部
が特に強調される場合がある。このため、積層部上にお
ける緩衝膜１４とシャント配線１５との線幅は、第２転
送電極１３の上方の肩部が特に強調されることのない範
囲で細くする。この場合、緩衝膜１４の第１コンタクト
部１６に対する合わせ余裕と、シャント配線１５の第２
コンタクト部１７に対する合わせ余裕とを確保した状態
で、上記積層部分における光の“けられ”を減少させて
受光領域１１に対する集光角度を広げることが可能にな
る。

【００１５】また、本発明では、上記の２例の他にも、
シャント配線１５の線幅のみを上記積層部分上で細く設
定した場合でも上記と同様の効果が得られる。これは、
例えばポリシリコンの上面に上記ポテンシャルシフトを
防止するためのバリアメタルを形成してなる第１転送電
極１２及び第２転送電極１３を用いる構成の固体撮像素
子にも同様に適用される。このような固体撮像素子で
は、シャント配線１５と第１転送電極１２及び第２転送
電極１３との間に緩衝膜１４が配置されないため、上記
積層部分上にはシャント配線１５のみが配置される。そ
して、このような構成の固体撮像素子において、上記積
層部上におけるシャント配線１５部分の線幅をその他部
分の線幅よりも狭くした場合でも、上記と同様の効果が
えられる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子によれば、シャント配線を有するＣＣＤ固体撮像素子
において、シャント配線及びこの下の緩衝膜の少なくと
も何方か一方を転送電極の積層部上に位置する部分の線
幅をその他の部分の線幅よりも細く形成したものとする
ことで、受光領域の側周壁において上記積層部上のシャ
ント配線や緩衝膜の受光領域側へ張り出しを抑え、受光
領域に入射される光が上記の張り出し部分を覆う遮光膜
の肩部で“けられ”ることを防止することが可能にな
る。このため、各受光領域の感度を向上させることが可
能になると共に各受光領域毎の感度の均一性を確保する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像素子の一例を示す要部平面図
である。

【図２】図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。

【図３】図１におけるＣ−Ｃ’断面図である。

【図４】従来の固体撮像素子を示す要部平面図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ’断面図である。

【符号の説明】

１固体撮像素子１１受光領域１２第１転送電極（転送電極）１３第２転送電極（転送電極）１４緩衝膜１５シャント配線２１基板２８遮光膜２８ａ開口部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面側に形成された受光領域と、
前記受光領域脇の前記基板上に配列された複数の転送電
極と、当該転送電極上に緩衝膜を介して形成されたシャ
ント配線と、前記受光領域上に開口部を有し前記転送電
極、緩衝膜及びシャント配線を覆う状態で前記基板上に
形成された遮光膜とを具備し、前記各転送電極は、前記シャント配線と略直交する方向
に配列された受光領域間に、隣接して配置される転送電
極と互いの端部を積層させた積層部を有し、前記緩衝膜及び前記シャント配線のうちの少なくとも何
方か一方は、前記シャント配線と略直交する方向に配列
された受光領域間において、前記転送電極の積層部上に
位置する部分の線幅が、当該転送電極の単層部上に位置
する部分の線幅よりも細く形成されたものであることを
特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】基板の表面側に形成された受光領域と、
前記受光領域脇の前記基板上に配列された複数の転送電
極と、当該転送電極上に形成されたシャント配線と、前
記受光領域上に開口部を有し前記転送電極及びシャント
配線を覆う状態で前記基板上に形成された遮光膜とを具
備し、前記各転送電極は、前記シャント配線と略直交する方向
に配列された受光領域間に、隣接して配置される転送電
極と互いの端部を積層させた積層部を有し、前記シャント配線は、前記シャント配線と略直交する方
向に配列された受光領域間において、前記転送電極の積
層部上に位置する部分の線幅が、当該転送電極の単層部
上に位置する部分の線幅よりも細く形成されたものであ
ることを特徴とする固体撮像素子。