JP4790277B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof .

CCD固体撮像装置は、撮像領域を有する半導体基板と、半導体基板の表面を被覆する絶縁層と、撮像領域で発生した電荷を転送する水平シフトレジスタと、水平シフトレジスタの端部の半導体基板内に位置する拡散層と、絶縁層上に設けられたゲート電極を有するリセット用FETと、絶縁層上に設けられたゲート電極を有する信号読出用FETとを備えている。   The CCD solid-state imaging device includes a semiconductor substrate having an imaging region, an insulating layer covering the surface of the semiconductor substrate, a horizontal shift register that transfers charges generated in the imaging region, and a semiconductor substrate at an end of the horizontal shift register. A reset FET having a gate electrode provided on the insulating layer; and a signal reading FET having a gate electrode provided on the insulating layer.

すなわち、半導体基板とゲート電極との間には絶縁層が介在しており、かかる構造はMIS(Metal Insulator Semiconductor)構造と呼ばれている。なお、シフトレジスタの転送電極と半導体基板との間にも絶縁層が介在しており、これもMIS構造を構成している。   That is, an insulating layer is interposed between the semiconductor substrate and the gate electrode, and this structure is called a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure. An insulating layer is also interposed between the transfer electrode of the shift register and the semiconductor substrate, and this also constitutes a MIS structure.

従来、MIS構造の絶縁層には、単一材料からなる半導体酸化層を使用していた。すなわち、シリコン酸化膜である。一方、3層構造の絶縁層も知られている。この絶縁層は、ONO膜である。ONO膜は、SiO/Si/SiOからなり、MONOS(Metal/SiO/Si/SiO/Si)構造に用いられる。 Conventionally, a semiconductor oxide layer made of a single material has been used for the insulating layer of the MIS structure. That is, it is a silicon oxide film. On the other hand, an insulating layer having a three-layer structure is also known. This insulating layer is an ONO film. The ONO film is made of SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 and is used for a MONOS (Metal / SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 / Si) structure.

ONO膜では、ポリシリコンをエッチングしてパターン形成する場合と、ポリシリコンを酸化する場合において、Siのエッチング量と酸化量が充分微小にできる。すなわち、ポリシリコンとSiのRIE(反応性イオンエッチング)の選択比が高いことと、ポリシリコンとSiの酸化速度が大きく異なり、Siは表面が僅かに酸化されるだけであることにより、各々の酸化膜厚をほぼ一定にできる。したがって、ONO膜を用いた場合、同時に作成していないポリシリコンの転送電極やゲート電極の電極下のポテンシャル差を単一材料からなるシリコン酸化膜の場合のポテンシャル差よりも小さくすることができる。 In the ONO film, the etching amount and the oxidation amount of Si 3 N 4 can be made sufficiently small when the pattern is formed by etching polysilicon and when the polysilicon is oxidized. That is, the selectivity ratio of RIE (reactive ion etching) of polysilicon and Si 3 N 4 is high, unlike the oxidation rate of the polysilicon and Si 3 N 4 is increased, Si 3 N 4 surface is slightly oxidized Therefore, each oxide film thickness can be made almost constant. Therefore, when the ONO film is used, the potential difference under the polysilicon transfer electrode and the gate electrode which are not simultaneously formed can be made smaller than the potential difference in the case of the silicon oxide film made of a single material.

したがって、固体撮像装置においては、絶縁層としてONO膜を用いることが好ましい。   Accordingly, in the solid-state imaging device, it is preferable to use an ONO film as the insulating layer.

ONO膜を用いた固体撮像装置は、例えば、下記特許文献1、特許文献2に記載されている。
特開平5−206438号公報 特開2000−138364号公報
A solid-state imaging device using an ONO film is described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 below.
JP-A-5-206438 JP 2000-138364 A

しかしながら、ONO膜の内部には、配線や電極のエッチング等のプラズマ処理時に電荷が蓄積され、FETのゲート電極や転送電極下のポテンシャルが変動するという問題がある。すなわち、FETの閾値電圧が変動する。もちろん、FETが形成された部分の絶縁層のみを単一のシリコン酸化膜で形成することもできるが、ポリシリコンを用いた転送電極で同時に作られない電極間のポテンシャル差は小さくならない。   However, there is a problem that charges are accumulated inside the ONO film during plasma processing such as etching of wirings and electrodes, and the potential under the gate electrode and transfer electrode of the FET varies. That is, the threshold voltage of the FET varies. Of course, only the insulating layer in the portion where the FET is formed can be formed of a single silicon oxide film, but the potential difference between the electrodes that are not simultaneously formed by the transfer electrode using polysilicon is not reduced.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、FETの閾値電圧変動を抑制可能な固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing fluctuations in the threshold voltage of an FET and a manufacturing method thereof.

上述の課題を解決するため、本発明に係る固体撮像装置は、撮像領域を有する半導体基板と、半導体基板の表面を被覆する絶縁層と、撮像領域で発生した電荷を転送する水平シフトレジスタと、水平シフトレジスタの端部の半導体基板内に位置する拡散層と、絶縁層上に設けられたゲート電極を有するリセット用FETと、絶縁層上に設けられ拡散層に接続されたゲート電極を有する信号読出用FETと、絶縁層上に設けられた第1の導電体と、リセット用FETのゲート電極と第1の導電体との接続跡とを備え、第1の導電体は、リセット用FETのゲート電極にリセット信号を与える電極パッドの内側に、接続跡を介することで、電極パッドから電気的に分離して位置し、第1の導電体は、半導体基板に電気的に接続され、第1の導電体に流れ込んだ電荷は、半導体基板内に吸収されることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate having an imaging region, an insulating layer that covers the surface of the semiconductor substrate, a horizontal shift register that transfers charges generated in the imaging region, A signal having a diffusion layer located in the semiconductor substrate at the end of the horizontal shift register, a reset FET having a gate electrode provided on the insulating layer, and a gate electrode provided on the insulating layer and connected to the diffusion layer a readout FET, comprises a first electrical conductor provided on an insulating layer, and a connection traces between the gate electrode and the first conductor of the reset FET, a first conductor, a reset FET The first conductor is electrically connected to the semiconductor substrate by being electrically separated from the electrode pad by passing through the connection trace inside the electrode pad that gives a reset signal to the gate electrode. Conductor Flown charge, characterized in that it is absorbed in the semiconductor substrate.

撮像領域で発生した電荷は、水平シフトレジスタを介して拡散層に転送される。拡散層に転送された電荷は、信号読出用FETのゲートを介して読み出され、拡散層は電荷が読み出された後にリセット用FETによってリセットされる。リセット用FETのゲート電極は第1の導電体に接続されていたため、ゲート電極の近傍の絶縁層内に蓄積された電荷は、ゲート電極から電荷吸収用の第1の導電体に既に流れている。ゲート電極と第1の導電体は切断されているので、接続跡が残ることとなる。なお、この電荷は、プラズマ処理中に絶縁層中に蓄積されていたものであるが、第1の導電体に吸収されているので、絶縁層直下のポテンシャル変動を抑制することができる。   The charges generated in the imaging area are transferred to the diffusion layer via the horizontal shift register. The charge transferred to the diffusion layer is read out through the gate of the signal reading FET, and the diffusion layer is reset by the resetting FET after the charge is read out. Since the gate electrode of the reset FET is connected to the first conductor, the charge accumulated in the insulating layer near the gate electrode has already flowed from the gate electrode to the first conductor for charge absorption. . Since the gate electrode and the first conductor are disconnected, a connection trace remains. Note that although this electric charge is accumulated in the insulating layer during the plasma treatment, it is absorbed by the first conductor, so that potential fluctuations directly under the insulating layer can be suppressed.

また、固体撮像装置は、絶縁層上に設けられた第2の導電体と、水平シフトレジスタの転送電極と第2の導電体との接続跡とを備えることが好ましい。すなわち、水平シフトレジスタの転送電極も、絶縁層上に形成されており、プラズマ処理中に電荷が蓄積され、転送電極直下の領域のポテンシャル変動が生じ得るが、この電荷は第2の導電体に吸収され、しかる後、転送電極と第2の導電体の接続配線は切断され、接続跡が残る。この電荷は、プラズマ処理中に絶縁層中に蓄積されていたものであるが、第2の導電体に吸収されているので、絶縁層直下のポテンシャル変動を抑制することができる。尚、ここでいう転送電極には、最終クロックゲートであるサミングゲートと、拡散層とサミングゲート間に存在し拡散層への電荷転送のポテンシャルを決めるアウトプットゲートを含む。このことにより、拡散層への電荷転送時のポテンシャル変動も抑制することができる。
Further, the solid-state imaging device includes a second conductor provided on an insulating layer, it is preferable to provide a connection traces between the transfer electrode and the second conductor of the horizontal shift register. That is, the transfer electrode of the horizontal shift register is also formed on the insulating layer, and electric charges are accumulated during plasma processing, and potential fluctuations in the region immediately below the transfer electrode may occur. This electric charge is applied to the second conductor. After being absorbed, the connection wiring between the transfer electrode and the second conductor is cut to leave a connection trace. Although this electric charge is accumulated in the insulating layer during the plasma treatment, it is absorbed by the second conductor, so that potential fluctuations directly under the insulating layer can be suppressed. The transfer electrode here includes a summing gate that is a final clock gate, and an output gate that exists between the diffusion layer and the summing gate and determines the potential of charge transfer to the diffusion layer. As a result, potential fluctuations during charge transfer to the diffusion layer can also be suppressed.

また、第1の導電体は、リセット用FETのゲート電極にリセット信号を与える電極パッドの内側に位置する第1の導電体は、分離前は電極パッドに接続されているので、電荷を第1の導電体に吸収させることができ、その後は、切断されることで電極パッドの内側に位置するが、この場合には、電極パッド、第1の導電体及びこれらの接続導電体の合計面積を著しく小さくすることができる。
The first conductor is positioned inside the electrode pad that applies a reset signal to the gate electrode of the reset FET . Since the first conductor is connected to the electrode pad before separation, the first conductor can absorb the electric charge, and after that, the first conductor is cut to be located inside the electrode pad. In this case, the total area of the electrode pad, the first conductor, and these connection conductors can be significantly reduced.

絶縁層が、第1シリコン酸化層、シリコン窒化層及び第2シリコン酸化層を順次積層してなる場合、これらはONO膜を構成するため、ポリシリコンを用いた転送電極で同時に作られない電極間の絶縁層下のポテンシャル差を小さくすることができる。   When the insulating layer is formed by sequentially laminating the first silicon oxide layer, the silicon nitride layer, and the second silicon oxide layer, these constitute an ONO film, and therefore, between the electrodes that are not simultaneously formed by the transfer electrode using polysilicon. The potential difference under the insulating layer can be reduced.

また、第1又は第2の導電体が半導体基板に電気的に接続されている場合には、ゲート電極から第1の導電体に流れる電荷を半導体基板内に吸収させることができ、また、転送電極から第2の導電体に流れる電荷を半導体基板内に吸収させることができる。   In addition, when the first or second conductor is electrically connected to the semiconductor substrate, the charge flowing from the gate electrode to the first conductor can be absorbed into the semiconductor substrate, and transfer can be performed. The charge flowing from the electrode to the second conductor can be absorbed in the semiconductor substrate.

本発明に係る電荷蓄積防止構造は、半導体基板と、半導体基板に形成されたFETと、FETのゲート電極にリセット信号を与える電極パッドと、電極パッドの内側に電気的に分離して位置し、半導体基板に電気的に接続された第1の導電体とを備えることを特徴とする。   The charge accumulation preventing structure according to the present invention is located in a semiconductor substrate, an FET formed on the semiconductor substrate, an electrode pad for applying a reset signal to the gate electrode of the FET, and electrically separated inside the electrode pad, And a first conductor electrically connected to the semiconductor substrate.

第1の導電体は、分離前は電極パッドに接続されており、電荷を第1の導電体に吸収させることができる。電荷吸収後は、電極パッドの内側で第1の導電体を電極パッドから電気的に分離する。この場合、電極パッド、第1の導電体及びこれらの接続導電体の合計面積を著しく小さくすることができる。   The first conductor is connected to the electrode pad before separation, and the charge can be absorbed by the first conductor. After the charge absorption, the first conductor is electrically separated from the electrode pad inside the electrode pad. In this case, the total area of the electrode pad, the first conductor, and these connection conductors can be significantly reduced.

また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、上述の固体撮像装置を製造するための固体撮像装置の製造方法において、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、リセット用FETのゲート電極と第1の導電体を接続する接続工程と、プラズマ内に半導体基板を配置する複数のプラズマ処理工程と、全てのプラズマ処理工程の終了以降、リセット用FETのゲート電極と第1の導電体とを切断し、接続跡を形成する工程とを備える。
The solid-state imaging device manufacturing method according to the present invention includes an insulating layer forming step for forming an insulating layer, a reset FET gate electrode, and a solid-state imaging device manufacturing method for manufacturing the solid-state imaging device described above. A connection step of connecting the first conductor, a plurality of plasma processing steps of disposing a semiconductor substrate in the plasma, and after completion of all the plasma processing steps, the gate electrode of the reset FET and the first conductor Cutting and forming a connection trace .

この製造方法によれば、各プラズマ処理工程において、絶縁層内に電荷が蓄積されるが、この電荷はゲート電極から第1の導電体に流れる。最後のプラズマ処理工程の終了以降、ゲート電極と第1の導電体とは切断されるため、ゲート電極の絶縁層直下のポテンシャル変動を抑制することができる。切断は、プラズマ処理工程と同時に行ってもよい。   According to this manufacturing method, charges are accumulated in the insulating layer in each plasma processing step, and the charges flow from the gate electrode to the first conductor. Since the gate electrode and the first conductor are disconnected after the end of the last plasma treatment step, potential fluctuations immediately below the insulating layer of the gate electrode can be suppressed. The cutting may be performed simultaneously with the plasma treatment process.

この固体撮像装置の製造方法は、リセット用FETのゲート電極と第1の導電体を接続する接続工程を備える。すなわち、ゲート電極と第1の導電体とは事前に接続されており、ゲート電極から第1の導電体に電荷が流れる。   The method for manufacturing the solid-state imaging device includes a connection step of connecting the gate electrode of the reset FET and the first conductor. That is, the gate electrode and the first conductor are connected in advance, and charge flows from the gate electrode to the first conductor.

この製造方法における絶縁層が、第1シリコン酸化層、シリコン窒化層及び第2シリコン酸化層を順次積層してなる場合、これらはONO膜を構成するため、ポリシリコンを用いた転送電極で同時に作られない電極間の絶縁層下のポテンシャル差を小さくすることができる。   When the insulating layer in this manufacturing method is formed by sequentially laminating a first silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer, these constitute an ONO film, so that they are simultaneously formed with a transfer electrode using polysilicon. The potential difference under the insulating layer between the electrodes that cannot be reduced can be reduced.

また、固体撮像装置の製造方法は、リセット用FETのゲート電極と第1の導電体を被覆する保護層を形成する保護層形成工程と、保護層上に遮光層を形成する遮光膜形成工程とを更に備え、いずれかの層の形成工程は、上述のプラズマ処理工程であることを特徴とする。すなわち、保護層形成や遮光層形成はプラズマ処理工程となり得るが、該当するプラズマ処理工程が最終のプラズマ処理工程である場合には、これが最後の電荷蓄積処理と成り得るため、かかるプラズマ処理の終了以降に第1の導電体をゲート電極から切断すればよい。   The solid-state imaging device manufacturing method includes a protective layer forming step of forming a protective layer covering the gate electrode of the reset FET and the first conductor, and a light shielding film forming step of forming a light shielding layer on the protective layer. And the formation process of any one of the layers is the plasma treatment process described above. That is, the protective layer formation and the light shielding layer formation can be a plasma treatment process, but when the corresponding plasma treatment process is the final plasma treatment process, this can be the last charge accumulation process, and thus the plasma treatment is completed. Thereafter, the first conductor may be cut from the gate electrode.

本発明の固体撮像装置及びその製造方法によれば、リセット用FETの閾値電圧変動を抑制できる。
According to the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof of the present invention, the threshold voltage fluctuation of the reset FET can be suppressed.

以下、実施の形態に係る電荷蓄積防止構造を備えた固体撮像装置及び製造方法について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, a solid-state imaging device including the charge accumulation preventing structure according to the embodiment and a manufacturing method will be described. Note that the same reference numerals are used for the same elements, and redundant description is omitted.

図1は、実施の形態に係る固体撮像装置の平面図である。   FIG. 1 is a plan view of a solid-state imaging device according to an embodiment.

固体撮像装置1は、撮像領域(垂直シフトレジスタ)3を有する半導体基板2と、撮像領域3で発生した電荷を転送する水平シフトレジスタ4と、水平シフトレジスタ4の端部に設けられた出力部5とを備えている。撮像領域3で発生した電荷は、その垂直シフトレジスタを介して、水平シフトレジスタ4に転送され、水平シフトレジスタ4の端部に設けられた出力部5を介して読み出される。   The solid-state imaging device 1 includes a semiconductor substrate 2 having an imaging region (vertical shift register) 3, a horizontal shift register 4 that transfers charges generated in the imaging region 3, and an output unit provided at an end of the horizontal shift register 4. And 5. The charges generated in the imaging region 3 are transferred to the horizontal shift register 4 through the vertical shift register and read out through the output unit 5 provided at the end of the horizontal shift register 4.

図2は、出力部5の拡大図である。   FIG. 2 is an enlarged view of the output unit 5.

水平シフトレジスタ4の端部には出力ゲート電極OGを介して浮遊拡散層FDが設けられている。この拡散層FDは、信号読出用の電界効果トランジスタ(FET)TRのゲート電極に接続されており、また、リセット用電界効果トランジスタ(FET)Qのソースに接続されている。信号読出用電界効果トランジスタTRのドレインは、抵抗Zを介してグランドに接地されており、ゲート電極に電荷が入力されると、電源VDDからソースを介して電荷が抵抗Zに流れ、抵抗Zの電位差が出力電圧VOUTとして出力される。1つの画素からの出力電圧VOUTの読出し後に、リセット信号をリセットゲート端子RGに入力すると、リセットドレイン端子RDから拡散層FDに電荷が流れ込み、拡散層FDがリセットされる。 A floating diffusion layer FD is provided at the end of the horizontal shift register 4 via an output gate electrode OG. The diffusion layer FD is connected to the gate electrode of a field effect transistor (FET) TR for signal reading and is connected to the field effect transistor (FET) Q R source for resetting. The drain of the signal reading field effect transistor TR is grounded via a resistor Z. When charge is input to the gate electrode, the charge flows from the power supply VDD to the resistor Z via the source, and the resistance Z The potential difference is output as the output voltage VOUT. When a reset signal is input to the reset gate terminal RG after reading the output voltage VOUT from one pixel, charge flows from the reset drain terminal RD to the diffusion layer FD, and the diffusion layer FD is reset.

図3は、出力部5の近傍の回路構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration in the vicinity of the output unit 5.

まず、半導体基板2の表面は絶縁層6によって被覆されている。水平シフトレジスタ4は、絶縁層6上に配置された転送電極T1,T2,T3,T4,T5を備えている。電荷転送用のクロック信号を端子P1に加えると、転送電極T1,T2に正電位が与えられ、絶縁層6を介して転送電極T1,T2直下の半導体基板2の内部に負電荷を蓄積することができ、これとは位相が異なる電荷転送用のクロック信号を端子SGに加えることにより、隣接する転送電極T3,T4直下の絶縁層6下に電荷が転送される。水平シフトレジスタ4と拡散層FDとの間には、出力ゲート電極T5が設けられており、出力ゲート端子OGから必要に応じて一定の電圧が印加されている。出力ゲート端子OGは、拡散層とサミングゲート間に存在し拡散層への電荷転送のポテンシャルを決めるアウトプットゲートにつながる端子である。このようにして、撮像領域3で発生した電荷は、水平シフトレジスタ4を介して拡散層FDに転送される。   First, the surface of the semiconductor substrate 2 is covered with the insulating layer 6. The horizontal shift register 4 includes transfer electrodes T1, T2, T3, T4, and T5 disposed on the insulating layer 6. When a charge transfer clock signal is applied to the terminal P1, a positive potential is applied to the transfer electrodes T1 and T2, and negative charges are accumulated in the semiconductor substrate 2 directly below the transfer electrodes T1 and T2 via the insulating layer 6. By applying a charge transfer clock signal having a phase different from that to the terminal SG, charges are transferred under the insulating layer 6 immediately below the adjacent transfer electrodes T3 and T4. An output gate electrode T5 is provided between the horizontal shift register 4 and the diffusion layer FD, and a constant voltage is applied from the output gate terminal OG as necessary. The output gate terminal OG is a terminal that exists between the diffusion layer and the summing gate and is connected to an output gate that determines the potential for charge transfer to the diffusion layer. In this way, the charges generated in the imaging region 3 are transferred to the diffusion layer FD via the horizontal shift register 4.

また、リセットゲート端子RGは、接続跡RG’を介して第1の導電体(抵抗R)に接続されていたものである。更に、転送電極にクロック信号を印加するための端子SGは、接続跡SG’を介して導電体(抵抗)Rに接続されていたものである。この端子SGは、最終クロックゲートであるサミングゲートにつながる端子である。端子OGも、接続跡OG’を介して導電体(抵抗)Rに接続されていたものである。図示していないが、第1の導電体(抵抗R)の接続跡RG’が接続している反対側は半導体基板2に接続されている。 The reset gate terminal RG is connected to the first conductor (resistor R 1 ) via the connection trace RG ′. Further, the terminal SG for applying a clock signal to the transfer electrode is connected to the conductor (resistor) R 2 via the connection trace SG ′. This terminal SG is a terminal connected to the summing gate which is the final clock gate. The terminal OG is also connected to the conductor (resistor) R 2 via the connection trace OG ′. Although not shown, the opposite side to which the connection trace RG ′ of the first conductor (resistance R 1 ) is connected is connected to the semiconductor substrate 2.

上述の固体撮像装置は、半導体基板2内に位置する拡散層FDと、絶縁層6上に設けられたゲート電極を有するリセット用FET(Q)と、絶縁層6上に設けられ拡散層FDに接続されたゲート電極を有する信号読出用FET(TR)と、絶縁層6上に設けられた電荷吸収用の第1の導電体Rと、リセット用FET(Q)のゲート電極と第1の導電体Rとの接続跡RG’とを備えている。 The above-described solid-state imaging device includes a diffusion layer FD located in the semiconductor substrate 2, a reset FET (Q R ) having a gate electrode provided on the insulating layer 6, and a diffusion layer FD provided on the insulating layer 6. A signal readout FET (TR) having a gate electrode connected to the gate electrode, a charge absorbing first conductor R 1 provided on the insulating layer 6, a gate electrode of the reset FET (Q R ), And a connection trace RG ′ with one conductor R 1 .

拡散層FDに転送された電荷は、信号読出用FET(TR)のゲートを介して読み出され、拡散層FDは電荷が読み出された後にリセット用FET(Q)によってリセットされる。リセット用FET(Q)のゲート電極は、第1の導電体Rに接続されていたため、切断後の完成品においては、ゲート電極の近傍の絶縁層6内に蓄積された電荷は、ゲート電極から電荷吸収用の第1の導電体Rに既に流れている。このゲート電極と第1の導電体Rは切断されているので、接続跡RG’が残ることとなる。なお、この電荷は、プラズマ処理中に絶縁層6中に蓄積されていたものであるが、第1の導電体Rに吸収されているので、絶縁層6直下のポテンシャル変動は抑制される。 The charge transferred to the diffusion layer FD is read out through the gate of the signal readout FET (TR), and the diffusion layer FD is reset by the reset FET (Q R ) after the charge is read out. Since the gate electrode of the reset FET (Q R ) is connected to the first conductor R 1 , in the finished product after cutting, the charge accumulated in the insulating layer 6 near the gate electrode is Already flowing from the electrode to the first conductor R 1 for charge absorption. Since the gate electrode and the first conductor R 1 is disconnected, so that the connecting traces RG 'remains. Although this electric charge is accumulated in the insulating layer 6 during the plasma processing, it is absorbed by the first conductor R1, so that potential fluctuations directly under the insulating layer 6 are suppressed.

また、上述のように、絶縁層6上に設けられた電荷吸収用の第2の導電体Rと、水平シフトレジスタ4の転送電極T3,T4と第2の導電体Rとの間には、接続跡SG’がある。水平シフトレジスタ4の転送電極T3,T4は、絶縁層6上に形成されており、プラズマ処理中に電荷が蓄積され、転送電極T3,T4直下の領域のポテンシャル変動が生じ得るが、この電荷は第2の導電体Rに吸収され、しかる後、転送電極T3,T4と第2の導電体Rの接続配線は切断され、接続跡SG’が残る。この電荷は、プラズマ処理中に絶縁層6中に蓄積されていたものであるが、第2の導電体Rに吸収されているので、絶縁層6直下のポテンシャル変動を抑制することができる。図示していないが、第2の導電体Rの接続跡SG’とOG’が接続している反対側は半導体基板2に接続されている。 Further, as described above, the charge-absorbing second conductor R 2 provided on the insulating layer 6 and the transfer electrodes T 3 and T 4 of the horizontal shift register 4 and the second conductor R 2 are interposed between the second conductor R 2 and the second conductor R 2. There is a connection trace SG ′. The transfer electrodes T3 and T4 of the horizontal shift register 4 are formed on the insulating layer 6, and charges are accumulated during the plasma processing, and potential fluctuations in the region immediately below the transfer electrodes T3 and T4 may occur. is absorbed in the second conductor R 2, thereafter, the transfer electrodes T3, T4 and the second connecting wire conductor R 2 is disconnected, the connection traces SG 'remains. Although this electric charge is accumulated in the insulating layer 6 during the plasma processing, it is absorbed by the second conductor R 2 , so that potential fluctuations directly under the insulating layer 6 can be suppressed. Although not shown, the opposite side where the connection traces SG ′ and OG ′ of the second conductor R 2 are connected is connected to the semiconductor substrate 2.

図4は、出力部5の近傍の斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view of the vicinity of the output unit 5.

半導体基板2のN型基板の表面領域にはP型のウエル層22が形成され、P型のウエル層22内にN型のウエル層21が形成されている。半導体基板2の表面は、絶縁層6によって被覆されている。絶縁層6は、第1シリコン酸化層6a、シリコン窒化層6b及び第2シリコン酸化層6cを順次積層してなり、いわゆるONO膜を構成し、ポリシリコンを用いた転送電極で同時に作られない電極間の絶縁層6の下のポテンシャル差は小さく設定されている。   A P-type well layer 22 is formed in the surface region of the N-type substrate of the semiconductor substrate 2, and an N-type well layer 21 is formed in the P-type well layer 22. The surface of the semiconductor substrate 2 is covered with an insulating layer 6. The insulating layer 6 is formed by sequentially laminating a first silicon oxide layer 6a, a silicon nitride layer 6b, and a second silicon oxide layer 6c to form a so-called ONO film, and an electrode that is not formed simultaneously with a transfer electrode using polysilicon. The potential difference under the insulating layer 6 is set small.

絶縁層6上には、水平シフトレジスタ4を構成する転送電極T1,T2,T3,T4及び出力ゲート電極T5が形成されており、転送電極T3,T4は、電極パッドSGに電気的に接続されている。電極パッドSGは長方形又は円形であるが、電極パッドSGから延びた導電体は接続跡SG’にまで延びており、接続跡SG’には抵抗(導電体)Rが連続している。出力ゲート電極T5は、電極パッドOGに電気的に接続されている。電極パッドOGは長方形又は円形であるが、電極パッドOGから延びた導電体は接続跡OG’にまで延びており、接続跡OG’には抵抗(導電体)Rが連続している。図示していないが、第1の導電体(抵抗R)の接続跡RG’が接続している反対側は半導体基板2に接続されており、第2の導電体Rの接続跡SG’とOG‘が接続している反対側は半導体基板2に接続されている。 On the insulating layer 6, transfer electrodes T1, T2, T3, T4 and an output gate electrode T5 constituting the horizontal shift register 4 are formed. The transfer electrodes T3, T4 are electrically connected to the electrode pad SG. ing. The electrode pad SG is rectangular or circular, but the conductor extending from the electrode pad SG extends to the connection trace SG ′, and a resistance (conductor) R 2 is continuous with the connection trace SG ′. The output gate electrode T5 is electrically connected to the electrode pad OG. The electrode pad OG is rectangular or circular, but the conductor extending from the electrode pad OG extends to the connection trace OG ′, and the resistance (conductor) R 2 is continuous with the connection trace OG ′. Although not shown, the opposite side to which the connection trace RG ′ of the first conductor (resistor R 1 ) is connected is connected to the semiconductor substrate 2 and the connection trace SG ′ of the second conductor R 2. And OG ′ are connected to the semiconductor substrate 2 on the opposite side.

高濃度のN型の浮遊拡散層FD上には、絶縁層6のコンタクトホールを介して電極TFが設けられており、電極TFは、リセット用FET(Q)のソース電極TSに接続されている。なお、本例では、浮遊拡散層FDとリセット用FET(Q)のソース領域Sが分離した構造のものを図示している。ソース電極TSは、N型のソース領域Sに接続され、ソース領域SはP型のウエル層22を介して、N型のドレイン領域Dに接続されている。ドレイン領域D上には、コンタクトホールを介してドレイン電極TDが設けられており、ドレイン電極TDは、電極パッドRDに接続されている。リセット用FET(Q)のゲート電極TGは、絶縁層6上に形成されており、電極パッドRGに接続されている。電極パッドRGは長方形又は円形であるが、電極パッドRGから延びた導電体は接続跡RG’にまで延びており、接続跡RG’には抵抗(導電体)Rが連続している。ゲート電極TGに正の電圧が印加されると、P型のウエル層22内にn型のチャネルが形成され、ドレイン領域Dとソース領域S(浮遊拡散層FD)とが導通し、浮遊拡散層FDの電位がリセット用の電極パッドRDの電位となる(リセットされる)。 On the high-concentration N-type floating diffusion layer FD, an electrode TF is provided through a contact hole of the insulating layer 6, and the electrode TF is connected to the source electrode TS of the reset FET (Q R ). Yes. In this example, a structure in which the floating diffusion layer FD and the source region S of the reset FET (Q R ) are separated is illustrated. The source electrode TS is connected to an N-type source region S, and the source region S is connected to an N-type drain region D through a P-type well layer 22. A drain electrode TD is provided on the drain region D via a contact hole, and the drain electrode TD is connected to the electrode pad RD. The gate electrode TG of the reset FET (Q R ) is formed on the insulating layer 6 and is connected to the electrode pad RG. Although the electrode pads RG is rectangular or circular, conductors extending from the electrode pad RG is 'extends to the connection trace RG' connection traces RG resistor in (conductor) R 1 are continuous. When a positive voltage is applied to the gate electrode TG, an n-type channel is formed in the P-type well layer 22, the drain region D and the source region S (floating diffusion layer FD) are electrically connected, and the floating diffusion layer The potential of the FD becomes the potential of the reset electrode pad RD (reset).

なお、同図では、構造の明確化のため、リセット用のトランジスタQは、浮遊拡散層FDとは分離したタイプのものを示すが、これは浮遊拡散層FDをソース領域として共用するタイプのFETとすることもできる。 In the drawing, for clarity of structure, the transistor Q R for reset, exhibits a type which is separate from the floating diffusion layer FD, which is of the type that share the floating diffusion layer FD as the source region It can also be an FET.

また、第1の導電体R又は第2の導電体Rは、蛇行パターンを構成することが好ましい。この場合、単位面積当たりの導電体の抵抗を高くすることができ、流れる電流を大きくすることなく、電荷を効率的に吸収できる。 Further, the first conductor R 1 or the second conductor R 2 is preferably configured to meander pattern. In this case, the resistance of the conductor per unit area can be increased, and charges can be efficiently absorbed without increasing the flowing current.

なお、半導体チップの周囲には、高濃度のN型の隔離層10が形成されている。隔離層10は高濃度のP型であってもよい。   A high-concentration N-type isolation layer 10 is formed around the semiconductor chip. The isolation layer 10 may be a high concentration P-type.

図5は、複数の固体撮像装置1が形成された半導体ウェハ100の平面図である。半導体ウェハ100の表面には、ダイシングライン11が格子状に設けられており、各格子内に固体撮像装置1がそれぞれ位置する。ダイシングライン11は、オリエンテーションフラットOFに平行又は垂直である。   FIG. 5 is a plan view of the semiconductor wafer 100 on which a plurality of solid-state imaging devices 1 are formed. Dicing lines 11 are provided in a lattice shape on the surface of the semiconductor wafer 100, and the solid-state imaging device 1 is located in each lattice. The dicing line 11 is parallel or perpendicular to the orientation flat OF.

図6は、図5に示した固体撮像装置1の1つの拡大図である。撮像領域3は、水平シフトレジスタ4に接続されており、水平シフトレジスタ4の出力は、出力アンプTRを介して読み出される。水平シフトレジスタ4の出力に設けられた浮遊拡散層は、リセット用トランジスタQを介して、電極パッドRGに接続され、電極パッドRGの内部に位置する第1の導電体は半導体基板のN型の隔離層10に接続されている。本例では、インターライン転送方式の撮像素子が示されており、撮像領域3は、マトリックス状に配置された複数のフォトダイオード3aと、列方向に配列したそれぞれのフォトダイオード3aの群からの出力電荷を、それぞれ垂直方向に転送する複数の垂直シフトレジスタ3bとからなる。なお、本発明は、この転送方式に限定されるものではない。 FIG. 6 is an enlarged view of one of the solid-state imaging devices 1 shown in FIG. The imaging region 3 is connected to the horizontal shift register 4 and the output of the horizontal shift register 4 is read out via the output amplifier TR. The floating diffusion layer provided at the output of the horizontal shift register 4, via the reset transistor Q R, is connected to the electrode pad RG, the first conductor located inside of the electrode pad RG is N-type semiconductor substrate Connected to the isolation layer 10. In this example, an interline transfer type imaging device is shown, and the imaging region 3 is output from a group of a plurality of photodiodes 3a arranged in a matrix and each photodiode 3a arranged in the column direction. It comprises a plurality of vertical shift registers 3b for transferring charges in the vertical direction. The present invention is not limited to this transfer method.

図7は、図6に示した電極パッドRGの拡大図である。   FIG. 7 is an enlarged view of the electrode pad RG shown in FIG.

本例の電荷蓄積防止構造は、半導体基板2と、半導体基板2に形成されたFET(Q)と、FET(Q)のゲート電極TGにリセット信号を与える電極パッドRGと、第1の導電体Rとを備えており、第1の導電体Rは電極パッドRGの内側に位置する。電極パッドRGは、分離前は第1の導電体Rに接続されているので、電荷を第1の導電体Rに吸収させることができ、その後は、切断されることで電極パッドRGの内側に位置するが、この場合には、電極パッドRG、第1の導電体R及びこれらの接続導電体の合計面積を著しく小さくすることができる。第1の導電体Rの直下には、N型の拡散層DLが位置し、第1の導電体Rに流れ込んだ電荷は、拡散層DLを通じて半導体基板内に吸収される。第1の導電体Rと電極パッドRGとの間には接続跡RG’が介在する。 The charge accumulation preventing structure of this example includes a semiconductor substrate 2, an FET (Q R ) formed on the semiconductor substrate 2, an electrode pad RG that applies a reset signal to the gate electrode TG of the FET (Q R ), and a conductor R 1, first conductor R 1 is located inside of the electrode pad RG. Since the electrode pad RG is connected to the first conductor R 1 before separation, the charge can be absorbed by the first conductor R 1 , and after that, by being cut, located inside, but in this case, can be significantly reduced electrode pad RG, the total area of the first conductor R 1 and these connection conductors. Immediately below the first conductor R 1, located N-type diffusion layer DL, charges flown into the first conductor R 1 is absorbed in the semiconductor substrate through the diffusion layer DL. Connection traces RG 'is interposed between the first conductor R 1 and the electrode pad RG.

接続跡RG’は、最初に、拡散層DLを含む基板表面上に電極パッドを作製した後、拡散層DLの周囲に位置する部分の導電体を、エッチングして除去した跡である。この導電体が除去されるのは、全てのプラズマ処理工程が終了した後であり、プラズマ処理工程において、電極パッドの接続された電極直下の絶縁層内に蓄積された電荷は、半導体基板2に吸収される。   The connection trace RG ′ is a trace where an electrode pad is first formed on the substrate surface including the diffusion layer DL, and then a portion of the conductor located around the diffusion layer DL is removed by etching. The conductor is removed after all the plasma processing steps are completed. In the plasma processing step, charges accumulated in the insulating layer immediately below the electrode to which the electrode pad is connected are transferred to the semiconductor substrate 2. Absorbed.

なお、図4に示した第2の導電体Rも、図7に示した第1の導電体R1と同一の構造とすることができ、半導体基板2に電気的に接続することができる。 Note that the second conductor R 2 shown in FIG. 4 can also have the same structure as the first conductor R 1 shown in FIG. 7 and can be electrically connected to the semiconductor substrate 2.

上述のように、第1の導電体Rが、半導体基板2に電気的に接続されている場合には、ゲート電極TGから第1の導電体Rに流れる電荷を半導体基板2内に吸収させることができ、また、第2の導電体Rが、半導体基板2に電気的に接続されている場合には、転送電極T5から第2の導電体Rに流れる電荷を半導体基板2内に吸収させることができる。 As described above, when the first conductor R 1 is electrically connected to the semiconductor substrate 2, the charge flowing from the gate electrode TG to the first conductor R 1 is absorbed into the semiconductor substrate 2. In addition, when the second conductor R 2 is electrically connected to the semiconductor substrate 2, the charge flowing from the transfer electrode T 5 to the second conductor R 2 is transferred into the semiconductor substrate 2. Can be absorbed.

図8は、浮遊拡散層FDをリセット用FETのソース領域として用いた場合の固体撮像装置1の信号読出部の平面図である。図9は、図8におけるIX−IX矢印断面図である。   FIG. 8 is a plan view of the signal readout unit of the solid-state imaging device 1 when the floating diffusion layer FD is used as the source region of the reset FET. 9 is a cross-sectional view taken along arrow IX-IX in FIG.

N型の浮遊拡散層FDは、リセット用FET(Q)のソース領域を構成しており、リセット用のゲート電極TGに正電圧を印加することにより、ゲート電極TGの直下にN型のチャネルが形成され、ドレイン領域Dと浮遊拡散層FDとが接続される。なお、N型のウエル層21の幅(水平シフトレジスタ4の長手方向に垂直な方向の長さ)は、浮遊拡散層FDに付近では狭くなっており、転送された電荷が効率的に収集される。 The N type floating diffusion layer FD constitutes the source region of the reset FET (Q R ), and by applying a positive voltage to the reset gate electrode TG, an N type channel is formed immediately below the gate electrode TG. The drain region D and the floating diffusion layer FD are connected. Note that the width of the N-type well layer 21 (the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the horizontal shift register 4) is narrow in the vicinity of the floating diffusion layer FD, and the transferred charges are efficiently collected. The

図10は、第1の導電体R及び第2の導電体Rを含む電極パッド周辺の電子顕微鏡写真である。図11は、接続跡RG’の拡大顕微鏡写真である。 Figure 10 is an electron micrograph of peripheral electrode pads including a first conductor R 1 and second conductors R 2. FIG. 11 is an enlarged micrograph of the connection trace RG ′.

第1の導電体Rと電極パッドRGとを接続していた配線は除去されており、接続跡RG’が観察できる。 Wire that was connected to the first conductor R 1 and the electrode pad RG has been removed, the connection traces RG 'can be observed.

次に、上述の固体撮像装置1の製造方法について説明する。第1の導電体Rと第2の導電体Rの材料としては、ポリシリコンを用いることができるが、電極と各導電体とを接続する配線W1の材料としては、金属(Al等)又はポリシリコンが列挙される。 Next, a method for manufacturing the above-described solid-state imaging device 1 will be described. Polysilicon can be used as the material of the first conductor R 1 and the second conductor R 2 , but the material of the wiring W 1 that connects the electrode and each conductor is metal (Al or the like). Or polysilicon is listed.

図12及び図13は、配線W1として金属を用いた場合の製造方法を説明する図である。   12 and 13 are views for explaining a manufacturing method in the case where a metal is used as the wiring W1.

まず、図4に示した絶縁層6を半導体基板2上に形成し、しかる後、ゲート電極TGと導電体Rとを絶縁層6上に形成する(a)。ゲート電極TGと導電体Rはポリシリコンからなる。次に、ゲート電極TGと導電体Rをパッシベーション用の絶縁層(SiO)61で被覆する(b)。次に、絶縁層61のゲート電極TGと導電体Rが位置する箇所にコンタクトホールH1,H2を形成する(c)。次に、ゲート電極TGと導電体Rが接続されるように、絶縁層61上に配線W1を形成する。金属配線W1と同時に電極パッドRGが形成される(d)。 First, an insulating layer 6 shown in FIG. 4 on the semiconductor substrate 2, and thereafter, a gate electrode TG and the conductor R 1 is formed on the insulating layer 6 (a). Gate electrode TG and the conductor R 1 is made of polysilicon. Then, covering the gate electrode TG and the conductor R 1 insulating layer for passivation in (SiO 2) 61 (b) . Next, a contact hole H1, H2 to the portion where the gate electrode TG and the conductor R 1 of the insulating layer 61 is positioned (c). Then, as the gate electrode TG and the conductor R 1 is connected to form a wiring W1 on the insulating layer 61. An electrode pad RG is formed simultaneously with the metal wiring W1 (d).

なお、ゲート電極TGと導電体Rとの接続関係は重要であるが、電極パッドRGは、最終的にゲート電極TGに接続される位置にあればよいため、電極パッドRG、配線W1の位置関係は、図4に示したものとは異なるように記載してある。 Although connection between the gate electrode TG and the conductor R 1 is important, the electrode pad RG, since it is sufficient to ultimately position connected to the gate electrode TG, the electrode pad RG, the position of the wires W1 The relationship is described differently from that shown in FIG.

しかる後、絶縁層61及び配線W1をパッシベーション用の絶縁層(SiO)62で被覆する(e)。更に、パッシベーション用の絶縁層62に配線切断用の孔H3と電極パッド露出用の孔H4を形成する(f)。次に、撮像領域を除いて、遮光用の金属WSで基板表面を被覆する(g)。遮光用の金属WS上のホトレジストRSを形成した後、ホトレジストRSの、配線切断用の孔H3の上部と、電極パッドRGと遮光用の金属WSの接続部との間を開口する(RIE、プラズマ処理)(h)。最後に、ホトレジストRSの開口からドライエッチング(RIE、プラズマ処理)を行い、切断箇所上に位置する遮光用の金属WSに開口し、絶縁層62を除去し、続いて、配線W1を切断する(i)。最後にホトレジストRSを剥離する。 Thereafter, the insulating layer 61 and the wiring W1 are covered with a passivation insulating layer (SiO 2 ) 62 (e). Further, a wiring cutting hole H3 and an electrode pad exposing hole H4 are formed in the insulating layer 62 for passivation (f). Next, the substrate surface is covered with a light shielding metal WS except for the imaging region (g). After the formation of the photoresist RS on the light shielding metal WS, an opening is formed between the upper portion of the wiring cutting hole H3 and the connection between the electrode pad RG and the light shielding metal WS (RIE, plasma). Processing) (h). Finally, dry etching (RIE, plasma processing) is performed from the opening of the photoresist RS to open the light shielding metal WS located above the cut portion, the insulating layer 62 is removed, and then the wiring W1 is cut ( i). Finally, the photoresist RS is removed.

図14及び図15は、配線W1としてポリシリコンを用いた場合の製造方法を説明する図である。   14 and 15 are diagrams illustrating a manufacturing method in the case where polysilicon is used as the wiring W1.

まず、図4に示した絶縁層6を半導体基板2上に形成し、しかる後、ゲート電極TGと導電体Rとを絶縁層6上に同時に形成する(a)。ゲート電極TGと導電体Rはポリシリコンからなり、これらはポリシリコンを配線W1として接続されている。次に、ゲート電極TGと導電体Rをパッシベーション用の絶縁層(SiO)61で被覆する(b)。次に、絶縁層61のゲート電極TGが位置する箇所にコンタクトホールH1を形成する(c)。次に、ゲート電極TG上に配線W1’と電極パッドRGが形成されるように、絶縁層61上に金属膜を形成する(d)。 First, an insulating layer 6 shown in FIG. 4 on the semiconductor substrate 2, and thereafter, to simultaneously form a gate electrode TG and the conductor R 1 on the insulating layer 6 (a). Gate electrode TG and the conductor R 1 consists of polysilicon, which are connected to polysilicon as a wiring W1. Then, covering the gate electrode TG and the conductor R 1 insulating layer for passivation in (SiO 2) 61 (b) . Next, a contact hole H1 is formed at a location where the gate electrode TG of the insulating layer 61 is located (c). Next, a metal film is formed on the insulating layer 61 so that the wiring W1 ′ and the electrode pad RG are formed on the gate electrode TG (d).

なお、ゲート電極TGと導電体Rとの接続関係は重要であるが、電極パッドRGは、最終的にゲート電極TGに接続される位置にあればよいため、電極パッドRG、配線W1の位置関係は、図4に示したものとは異なるように記載してある。 Although connection between the gate electrode TG and the conductor R 1 is important, the electrode pad RG, since it is sufficient to ultimately position connected to the gate electrode TG, the electrode pad RG, the position of the wires W1 The relationship is described differently from that shown in FIG.

しかる後、絶縁層61及び配線W1’をパッシベーション用の絶縁層(SiO)62で被覆する(e)。更に、パッシベーション用の絶縁層62に電極パッド露出用の孔H4を形成する(f)。次に、撮像領域を除いて、遮光用の金属WSで基板表面を被覆する(g)。遮光用の金属WS上のホトレジストRSを形成した後、ホトレジストRSの、配線切断用箇所の上部と、電極パッドRGと遮光用の金属WSの接続部との間を開口し、これらの位置にある金属WSをドライエッチングして開口する(RIE、プラズマ処理)(h)。しかる後、ホトレジストRSの開口からドライエッチングを続けて行い、切断箇所上に位置する絶縁層62を除去し(RIE、プラズマ処理)、続いて、配線W1’、絶縁層61、配線W1を順次除去・切断する(RIE、プラズマ処理)(i)。最後にホトレジストRSを剥離する(j)。 After that, the insulating layer 61 and the wiring W1 ′ are covered with a passivation insulating layer (SiO 2 ) 62 (e). Further, an electrode pad exposing hole H4 is formed in the passivation insulating layer 62 (f). Next, the substrate surface is covered with a light shielding metal WS except for the imaging region (g). After the formation of the photoresist RS on the light shielding metal WS, an opening is formed between the upper portion of the portion for cutting the wiring of the photoresist RS and the connection portion between the electrode pad RG and the light shielding metal WS. The metal WS is opened by dry etching (RIE, plasma treatment) (h). Thereafter, dry etching is continued from the opening of the photoresist RS to remove the insulating layer 62 located on the cut portion (RIE, plasma treatment), and then the wiring W1 ′, the insulating layer 61, and the wiring W1 are sequentially removed. Cutting (RIE, plasma treatment) (i). Finally, the photoresist RS is peeled off (j).

なお、上述の絶縁層、配線、コンタクトホール、ドライエッチングは、全てプラズマ処理工程である。   Note that the above-described insulating layer, wiring, contact hole, and dry etching are all plasma processing steps.

すなわち、絶縁層を形成する場合には、スパッタ法でターゲット材料に絶縁層材料を用い、これをプラズマ環境下に晒すことで、絶縁層堆積を行う。配線を形成する場合には、スパッタ法でターゲット材料に配線材料(金属やポリシリコン)を用い、これをプラズマ環境下に晒すことで、配線材料堆積を行う。コンタクトホールの形成やドライエッチングは、プラズマ環境下のエッチングガス内に絶縁体や金属等の露出表面を晒すことで行う。なお、配線W1は、最終的な高温処理(900℃以上)の前に切断される。   That is, when an insulating layer is formed, the insulating layer is deposited by using an insulating layer material as a target material by sputtering and exposing it to a plasma environment. When forming the wiring, the wiring material is deposited by using a wiring material (metal or polysilicon) as a target material by sputtering and exposing it to a plasma environment. Contact holes are formed and dry etching is performed by exposing an exposed surface of an insulator or metal in an etching gas in a plasma environment. The wiring W1 is cut before the final high temperature treatment (900 ° C. or higher).

以上、説明したように、上述の固体撮像装置の製造方法は、撮像領域3を有する半導体基板2と、半導体基板2の表面を被覆する絶縁層6と、撮像領域3で発生した電荷を転送する水平シフトレジスタ4と、水平シフトレジスタ4の端部の半導体基板2内に位置する拡散層FDと、絶縁層6上に設けられたゲート電極TGを有するリセット用FET(Q)と、絶縁層6上に設けられ拡散層FDに接続されたゲート電極を有する信号読出用FET(TR)と、絶縁層6上に設けられた電荷吸収用の第1の導電体Rとを備えた固体撮像装置の製造方法において、絶縁層6を形成する絶縁層形成工程(図12(b)、図14(b))と、プラズマ内に半導体基板2を配置する複数のプラズマ処理工程(図12(a)〜(f)、図13(g)、(i)、図14(a)〜(f)、図15(g)〜(i))と、全てのプラズマ処理工程の終了以降に、リセット用FETのゲート電極TGと第1の導電体Rとを切断する工程(図13(i)、図15(i))とを備えている。 As described above, the method for manufacturing the solid-state imaging device described above transfers the semiconductor substrate 2 having the imaging region 3, the insulating layer 6 covering the surface of the semiconductor substrate 2, and the charges generated in the imaging region 3. Horizontal shift register 4, diffusion layer FD located in semiconductor substrate 2 at the end of horizontal shift register 4, reset FET (Q R ) having gate electrode TG provided on insulating layer 6, insulating layer A solid-state imaging device including a signal readout FET (TR) having a gate electrode provided on the gate electrode 6 and connected to the diffusion layer FD, and a first conductor R 1 for charge absorption provided on the insulating layer 6. In the device manufacturing method, an insulating layer forming step for forming the insulating layer 6 (FIGS. 12B and 14B) and a plurality of plasma processing steps for disposing the semiconductor substrate 2 in the plasma (FIG. 12A ) To (f), FIG. 13 (g), i), FIG. 14 (a) ~ (f) , FIG. 15 (g) ~ (i) ) and, after the completion of all of the plasma treatment process, the first conductor and the gate electrode TG of the reset FET R 1 And a step (FIG. 13 (i), FIG. 15 (i)).

この製造方法によれば、各プラズマ処理工程において、絶縁層内に電荷が蓄積されるが、この電荷はゲート電極TGから第1の導電体Rに流れる。最後のプラズマ処理工程の終了以降、ゲート電極TGと第1の導電体Rとは切断されるため、ゲート電極TGの絶縁層直下のポテンシャル変動を抑制することができる。 According to this manufacturing method, in the plasma treatment step, the charge in the insulating layer are accumulated, the charge flows from the gate electrode TG in the first conductor R 1. After the end of the last of the plasma processing step, to be cut to the conductor R 1 of the gate electrode TG and the first, it is possible to suppress the potential variation immediately below the insulating layer of the gate electrode TG.

また、この固体撮像装置の製造方法は、リセット用FETのゲート電極TGと第1の導電体Rを接続する接続工程(図12(d))を備えている。すなわち、ゲート電極TGと第1の導電体Rとは、切断の前に接続されており、ゲート電極TGから第1の導電体Rに電荷が流れる。 Further, the method of manufacturing the solid state imaging device includes a connection step of connecting the gate electrode TG of the first conductor R 1 of the reset FET (FIG 12 (d)). That is, the gate electrode TG and the first conductor R 1 are connected before cutting, and electric charge flows from the gate electrode TG to the first conductor R 1 .

この製造方法における絶縁層6は、第1シリコン酸化層、シリコン窒化層及び第2シリコン酸化層を順次積層してなり、ポリシリコンを用いた転送電極で同時に作られない電極間の絶縁層6下のポテンシャル差を小さくすることができる。   The insulating layer 6 in this manufacturing method is formed by sequentially laminating a first silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer, and below the insulating layer 6 between the electrodes that are not simultaneously formed by the transfer electrode using polysilicon. The potential difference can be reduced.

また、この固体撮像装置の製造方法は、リセット用FETのゲート電極TGと第1の導電体Rを被覆する保護層61を形成する保護層形成工程(図12(b)、図14(b))と、保護層上に遮光層WSを形成する遮光膜形成工程(図13(g)、図15(g))とを更に備え、これらの形成工程はプラズマ処理工程である。保護層61や遮光層WSはプラズマ処理工程であるが、該当するプラズマ処理工程が最終のプラズマ処理工程である場合には、これが最後の電荷蓄積処理となり得るため、かかるプラズマ処理の終了後に第1の導電体Rをゲート電極TGから切断すればよい。なお、上述の例では、切断工程自体がプラズマ処理工程を構成している。 Further, the method of manufacturing the solid state imaging device, the protective layer forming step of forming a protective layer 61 covering the gate electrode TG of the first conductor R 1 of the reset FET (FIG. 12 (b), the FIG. 14 (b )) And a light-shielding film forming step (FIG. 13G, FIG. 15G) for forming the light-shielding layer WS on the protective layer, and these forming steps are plasma processing steps. Although the protective layer 61 and the light shielding layer WS are plasma processing steps, when the corresponding plasma processing step is the final plasma processing step, this may be the final charge accumulation processing, and thus the first charge processing is performed after the plasma processing is completed. the conductor R 1 may be disconnected from the gate electrode TG. In the above example, the cutting process itself constitutes the plasma processing process.

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に利用できる。



The present invention can be used in a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.



実施の形態に係る固体撮像装置の平面図である。It is a top view of the solid-state imaging device concerning an embodiment. 出力部5の拡大図である。4 is an enlarged view of an output unit 5. FIG. 出力部5の近傍の回路構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a circuit configuration in the vicinity of an output unit 5. FIG. 出力部5の近傍の斜視図である。6 is a perspective view of the vicinity of an output unit 5. FIG. 複数の固体撮像装置1が形成された半導体ウェハ100の平面図である。1 is a plan view of a semiconductor wafer 100 on which a plurality of solid-state imaging devices 1 are formed. 図5に示した固体撮像装置1の1つの拡大図である。It is one enlarged view of the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 図6に示した電極パッドRGの拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of the electrode pad RG shown in FIG. 6. 浮遊拡散層FDをリセット用FETのソース領域として用いた場合の固体撮像装置1の信号読出部の平面図である。It is a top view of the signal reading part of the solid-state imaging device 1 at the time of using the floating diffusion layer FD as a source region of resetting FET. 図8におけるIX−IX矢印断面図である。It is IX-IX arrow sectional drawing in FIG. 第1の導電体R及び第2の導電体Rを含む電極パッド周辺の電子顕微鏡写真の図である。Is a diagram of an electron microscope photograph of peripheral electrode pads including a first conductor R 1 and second conductors R 2. 接続跡RG’の拡大顕微鏡写真の図である。It is a figure of the enlarged micrograph of connection trace RG '. 配線W1として金属を用いた場合の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method at the time of using a metal as wiring W1. 配線W1として金属を用いた場合の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method at the time of using a metal as wiring W1. 配線W1としてポリシリコンを用いた場合の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method at the time of using a polysilicon as wiring W1. 配線W1としてポリシリコンを用いた場合の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method at the time of using a polysilicon as wiring W1.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・固体撮像装置、2・・・半導体基板、3a・・・フォトダイオード、3・・・撮像領域、3b・・・垂直シフトレジスタ、4・・・水平シフトレジスタ、5・・・出力部、6b・・・シリコン窒化層、6a・・・シリコン酸化層、6c・・・シリコン酸化層、6・・・絶縁層、10・・・隔離層、11・・・ダイシングライン、21・・・ウエル層、22・・・ウエル層、61・・・保護層(絶縁層)、62・・・絶縁膜、100・・・半導体ウェハ、D・・・ドレイン領域、DL・・・拡散層、FD・・・浮遊拡散層、OF・・・オリエンテーションフラット、RG’・・・接続跡、W1・・・配線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state imaging device, 2 ... Semiconductor substrate, 3a ... Photodiode, 3 ... Imaging area, 3b ... Vertical shift register, 4 ... Horizontal shift register, 5 ... Output Part, 6b ... silicon nitride layer, 6a ... silicon oxide layer, 6c ... silicon oxide layer, 6 ... insulating layer, 10 ... isolation layer, 11 ... dicing line, 21 ... Well layer, 22 ... well layer, 61 ... protective layer (insulating layer), 62 ... insulating film, 100 ... semiconductor wafer, D ... drain region, DL ... diffusion layer, FD ... floating diffusion layer, OF ... orientation flat, RG '... connection trace, W1 ... wiring.

Claims (5)

固体撮像装置において、
撮像領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の表面を被覆する絶縁層と、
前記撮像領域で発生した電荷を転送する水平シフトレジスタと、
前記水平シフトレジスタの端部の前記半導体基板内に位置する拡散層と、
前記絶縁層上に設けられたゲート電極を有するリセット用FETと、
前記絶縁層上に設けられ前記拡散層に接続されたゲート電極を有する信号読出用FETと、
前記絶縁層上に設けられた第1の導電体と、
前記リセット用FETの前記ゲート電極と前記第1の導電体との接続跡と、
を備え
前記第1の導電体は、前記リセット用FETの前記ゲート電極にリセット信号を与える電極パッドの内側に、前記接続跡を介することで、前記電極パッドから電気的に分離して位置し、
前記第1の導電体は、前記半導体基板に電気的に接続され、前記第1の導電体に流れ込んだ電荷は、前記半導体基板内に吸収されることを特徴とする固体撮像装置。
In a solid-state imaging device,
A semiconductor substrate having an imaging region;
An insulating layer covering the surface of the semiconductor substrate;
A horizontal shift register for transferring charges generated in the imaging region;
A diffusion layer located in the semiconductor substrate at an end of the horizontal shift register;
A reset FET having a gate electrode provided on the insulating layer;
A signal readout FET having a gate electrode provided on the insulating layer and connected to the diffusion layer;
A first conductor provided on the insulating layer;
A connection trace between the gate electrode of the reset FET and the first conductor;
Equipped with a,
The first conductor is electrically separated from the electrode pad through the connection trace inside the electrode pad that gives a reset signal to the gate electrode of the reset FET ,
The first conductor is electrically connected to the semiconductor substrate, and the charge flowing into the first conductor is absorbed into the semiconductor substrate .
前記絶縁層上に設けられた第2の導電体と、
前記水平シフトレジスタの転送電極と前記第2の導電体との接続跡と、
を備え、
前記第2の導電体は、前記半導体基板に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
A second conductor provided on the insulating layer;
A connection trace between the transfer electrode of the horizontal shift register and the second conductor;
With
The second conductor is electrically connected to the semiconductor substrate;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記絶縁層は、第1シリコン酸化層、シリコン窒化層及び第2シリコン酸化層を順次積層してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 The insulating layer, the first silicon oxide layer, the solid-state imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the silicon nitride layer and the second silicon oxide layer are sequentially stacked. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置を製造するための固体撮像装置の製造方法において、
前記絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記リセット用FETの前記ゲート電極と前記第1の導電体を接続する接続工程と、
プラズマ内に前記半導体基板を配置する複数のプラズマ処理工程と、
全てのプラズマ処理工程の終了以降、前記リセット用FETの前記ゲート電極と前記第1の導電体とを切断し、前記接続跡を形成する工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
In the manufacturing method of the solid-state imaging device for manufacturing the solid-state imaging device of any one of Claims 1-3,
An insulating layer forming step of forming the insulating layer;
A connection step of connecting the gate electrode of the reset FET and the first conductor;
A plurality of plasma processing steps for disposing the semiconductor substrate in plasma;
After the completion of all the plasma processing steps, cutting the gate electrode and the first conductor of the reset FET , forming the connection trace ,
A method for manufacturing a solid-state imaging device.
前記リセット用FETの前記ゲート電極と前記第1の導電体を被覆する保護層を形成する保護層形成工程と、前記保護層上に遮光層を形成する遮光膜形成工程とを更に備え、いずれかの層の形成工程は、上述のプラズマ処理工程であることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置の製造方法。
A protective layer forming step of forming a protective layer covering the gate electrode of the reset FET and the first conductor, and a light shielding film forming step of forming a light shielding layer on the protective layer, The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4 , wherein the layer forming step is the plasma processing step described above.
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