JP3769101B2 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は固体撮像素子に係り、特に収光面積を広くして光感度を向上させた固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、添付図面を参照して従来の固体撮像素子について説明する。
図1(a)は従来の固体撮像素子のレイアウト図であり、図1(b)は従来の固体撮像素子の製造中の構造断面図である。
従来の固体撮像素子は光電変換領域1で生成した映像電荷を一方向に伝送するために4相のクロックを印加する。前記のクロック信号を印加するための手段として複数の光電変換領域1の間に2層構造を有する第1、2伝送ライン2、3を形成する。第1、2伝送ライン2、3は絶縁膜4により互いに絶縁される。この時、下側の第1伝送ライン2は絶縁膜6により半導体基板と絶縁される。前記第1伝送ライン2にはФ1、Ф3のクロック信号が印加され、第2伝送ライン3にはФ2、Ф4のクロック信号が印加される。前記のような第1、2伝送ライン2、3はそれぞれの光電変換領域1に対応して電荷伝送領域上に繰り返して形成される伝送電極で構成される。
前記のように構成された第1、2伝送ライン2、3にФ1、Ф2、Ф3、Ф4のクロック信号を繰り返して印加すれば、下側の電荷伝送領域のポテンシャルが変化して映像電荷を一方向に移動させるようになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の固体撮像素子においては、開口率を向上させるため第1、2伝送ラインを2層構造に構成するべきであるが、工程側面においてみれば、第2伝送ラインを予め形成された第1伝送ライン上に形成するためには第1伝送ラインの幅を広く形成しなければならないので、開口率が減少し、光感度特性を低下させるという問題点がある。上記のような開口率の減少は高画素を有する素子であればあるほど減少の幅が大きい(なぜならば、画素数が増加すれば、それに従って伝送ラインの個数も増加するため)。そのため、前記のような素子の構造では高画素を有する固体撮像素子の開発が困難である。
本発明は上述したような従来の固体撮像素子の問題点を解決するためのもので、収光面積を広くして光感度を向上させた固体撮像素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達するための本発明の固体撮像素子は、一光電変換領域に対応する複数の伝送ラインのうちの少なくとも一つの伝送ラインは透明な伝導性物質からなることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の固体撮像素子の実施形態及びその製造方法について説明する。
図3は本実施形態のレイアウト図であり、図4は本実施形態の構造断面図である。
本固体撮像素子は、それぞれの第1伝送ラインは電荷伝送領域と光電変換領域との間に構成し、それぞれの第2伝送ラインは抵抗が小さく、且つ可視光線に対して透明である物質を用いて光電変換領域上に構成している。
半導体基板に複数の光電変換領域21と電荷伝送領域とが配置され、その半導体基板上に第1絶縁膜24aが配置されている。光電変換領域21間にФ1、Ф3のクロック信号を印加するため構成される第1伝送ライン22と、Ф2、Ф4のクロック信号を印加する第2伝送ライン23とが並行に配置される。これらは第1絶縁膜24aにより半導体基板と絶縁されている。第1伝送ラインにはそれぞれの光電変換領域21に対応して構成される第1伝送電極22aが連結され、第1伝送電極と分離された第2伝送電極23aが第2伝送ラインにそれぞれ連結されている。第2伝送ラインは光電変換領域21上に形成されている。
【0006】
以下、前記の本固体撮像素子の製造工程を説明する。
まず、光電変換領域21と、前記光電領域21で生成された映像電荷を一方向に伝送するための伝送チャンネルに用いられる電荷伝送領域とを具備した半導体基板上に第1絶縁膜24aを形成する。その第1絶縁膜24aの形成された基板の全面にポリシリコンを堆積した後、所定部分にのみ残るようにパターニングする。前記パターニング工程は、光電変換領域21の間に形成される第1伝送ライン22と、前記電荷伝送領域上に第1伝送ライン22に連結されるようにそれぞれの光電変換領域21に対応して構成される第1伝送電極22aと、それぞれの光電変換領域21に対応して第1伝送電極22aに分離されて形成される第2伝送電極23aを同時に形成する。次いで、前記第1伝送電極22aを含む第1伝送ライン22と第2伝送電極23aの形成された全面に第2絶縁膜24bを形成し、絶縁膜24bの第2伝送電極23a上の部分を選択的に除去してコンタクトホールを形成する。そして前記コンタクトホールの形成された全面にITO等の抵抗が小さく、且つ可視光線に対して透明である物質を堆積し、それぞれの第2伝送電極23aに接触されて光電変換領域21の一方側にのみ残るようにパターニングして第2伝送ライン23を形成する。
【0007】
図5は本発明の他の実施形態による固体撮像素子のレイアウト図であり、図6はその製造過程を示す構造断面図である。
本発明の他の実施形態の固体撮像素子は、第1、2伝送電極32a、33aをポリシリコンなどで光電変換領域上に互いに分離構成し、前記第1、2伝送電極32a、33aにそれぞれクロック信号を印加するための第1、2伝送ライン32、33はITO等の透明物質で構成したものである。
【0008】
上記の本発明の他の実施形態による固体撮像素子の構造を説明する。
複数の光電変換領域31及び電荷伝送領域を備えた半導体基板の全面に形成される第1絶縁膜34aと、この絶縁膜34aにより半導体基板と絶縁されてそれぞれの光電変換領域31に対応して電荷伝送領域上に形成される第1伝送電極32aと、前記第1伝送電極32aの形成されてない電荷伝送領域上に第1伝送電極32aから分離されて形成される第2伝送電極33aと、前記第1伝送電極32aと第2伝送電極33aを含んだ全面に形成される第2絶縁膜34bと、前記第1、第2伝送電極32a、33aにそれぞれ接触して光電変換領域31の一方の側及び他方の側に形成されてФ1、Ф3のクロック信号とФ2、Ф4のクロック信号をそれぞれ印加する第1、2伝送ライン32、33とを含んでいる。この第1、2伝送ライン32、33はITO等の透明物質から成り、第1、2伝送電極32a、33aはポリシリコン等から成る。
【0009】
上記のような本発明の他の実施例による固体撮像素子の製造工程は下記の通りである。
まず、光電変換領域31と、前記光電変換領域31で生成された映像電荷を一方向に伝送するための伝送チャンネルに用いられる電荷伝送領域とを備えた半導体基板上に第1絶縁膜34aを形成する。そして、前記第1絶縁膜34aの形成された基板の全面にポリシリコンを堆積した後、所定部分にのみ残るようにパターニングする。前記のパターニング工程は、それぞれの光電変換領域31に対応して電荷伝送領域上に構成される第1伝送電極22aと、この第1伝送電極32aから分離して形成される第2伝送電極33aとを同時に形成する。次いで、前記第1伝送電極32a及び第2伝送電極23aの形成された全面に第2絶縁膜34bを形成し、前記第1、2伝送電極32a、33a上の第2絶縁膜を選択的に除去してそれらの電極へのコンタクトホールを形成する。そのコンタクトホールの形成された全面にITO等の抵抗が小さく、且つ可視光線に対して透明である物質を堆積して第1、2伝送電極32a、33aに接触させる。そして、その物質を光電変換領域31の一方の側及び他方の側に残るようにパターニングして第1、2伝送ライン32、33を形成する。
【0010】
【発明の効果】
上記のような本発明の固体撮像素子は、クロック信号を印加する第1、2伝送ラインの少なくとも一方が単層構造の透明物質から成っている。そのため、それぞれの伝送ラインの幅を最大の開口率を有するように縮小できるので、高画素の固体撮像素子の製造時に適用できる。
又、伝送ラインによる開口率の減少を防止して素子の光感度を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の固体撮像素子のレイアウト図である。
【図2】 従来の固体撮像素子の構造断面図である。
【図3】 1実施形態の固体撮像素子のレイアウト図である。
【図4】 1実施形態の固体撮像素子の構造断面図である。
【図5】 本発明の他の実施形態の固体撮像素子のレイアウト図である。
【図6】 本発明の他の実施形態の固体撮像素子の構造断面図である。
【符号の説明】
21、31 光電変換領域
22、32 第1伝送ライン
22a、32a 第1伝送電極
23、33 第2伝送ライン
23a,33a 第2伝送電極
24a、34a 第1絶縁膜
24b、34b 第2絶縁膜
Claims (7)
- 映像信号を発生するために半導体基板表面に形成された複数の光電変換領域と、
前記光電変換領域の映像信号を伝送するために前記半導体基板の表面上に形成される複数の電荷伝送領域と、
前記半導体基板の表面上に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜によって前記半導体基板と絶縁されて前記光電変換領域の間に構成され、第1および第3クロック信号が印加される第1伝送ラインと、
前記第1伝送ラインに連結されてそれぞれの前記光電変換領域に対応して構成される第1伝送電極と、
前記第1伝送電極が形成されていない前記電荷伝送領域上に前記第1伝送ラインおよび前記第1伝送電極と分離されて形成された第2伝送電極と、
第2絶縁膜のコンタクトホールを介して前記第2伝送電極に連結されて光電変換領域上に形成され、第2および第4クロック信号が印加される第2伝送ラインを備え、
前記第1伝送ラインと前記第1および第2伝送電極は、不透明な導電性物質で同時に形成され、前記第2伝送電極は透明な導電性物質で形成されることを特徴とする固体撮像素子。 - 前記不透明な導電性物質はポリシリコンであることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記透明な導電性物質はITOであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
- 半導体基板の表面の下側に映像信号を出力する複数の光電変換領域を形成する段階と、
前記半導体基板の表面の下側にクロック信号に基づいて前記光電変換領域から映像信号を伝送する複数の電荷伝送領域を形成する段階と、
映像信号を伝送する複数の電荷伝送領域を形成する段階と、
前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する段階と、
前記第1絶縁膜が形成された半導体基板全面に不透明な導電性物質を蒸着した後、所定部分のみに残るようにパターニングして第1伝送ラインと第1および第2伝送電極を同時に形成する段階であって、前記第1伝送ラインが前記光電変換領域の間に形成され、前記第1伝送電極が前記光電変換領域に対応しながら前記第1伝送ラインに連結され、前記第2伝送電極が前記第1伝送ラインおよび前記第1伝送電極と分離されて前記電荷伝送領域上に形成されるように前記不透明な導電性物質をパターニングすることによって第1伝送ラインと第1および第2伝送電極を同時に形成する段階と、
全面に第2絶縁膜を形成し、前記第2伝送電極上の前記第2絶縁膜を選択的に除去してコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールが形成された全面に透明な導電性物質を蒸着した後、それぞれの第2伝送電極にコンタクトされ、前記光電変換領域の上に残るようにパターニングして第2伝送ラインを形成する段階とを有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 前記第 1 伝送ラインは前記光電変換領域の間の上側に形成することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記第1伝送電極はそれぞれの光電変換領域に対応して電荷伝送領域上に前記第1伝送ラインと連結されるように形成することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記第1伝送ラインは前記光電変換領域の間の上側に形成することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。
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