JP3769101B6 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。

Images