JP5296406B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マトリクス状に配置された受光部から読み出した信号電荷を垂直電荷転送部により転送する構成を有する固体撮像装置、及びその製造方法に関する。

ＣＣＤ（charge coupled device）型固体撮像装置に代表される固体撮像装置は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の撮像素子として広く利用されており、その需要は益々増加している。また、近年、テレビのハイビジョン化の進行に伴う、撮像装置におけるハイビジョン動画対応の要求から、固体撮像装置においては、転送周波数の高速化が求められている。

転送周波数の高速化、即ち、高速転送を可能にする技術として、シャント配線と電極とを、垂直方向に延在する遮光膜を介して接続する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。

ただし、特許文献１に示すような垂直方向のシャント配線の場合、シャント配線と接続される複数個の遮光膜全てに、同時に同レベルの電圧が印加されるわけではなく、隣接する遮光膜間において、印加される電圧のレベルは異なっている。また、遮光膜は、垂直方向に配列された画素列毎に設けられていることから、遮光膜から半導体基板の表層側の界面までの間に印加される電圧のレベルは、隣接する画素列間で異なっている。このため、特許文献１に開示された固体撮像装置では、電荷が受光部から垂直電荷転送部に読み出される際に、半導体基板の界面準位に捕獲されて消失する電荷の量も、隣接する画素列間で異なってしまう。このことは、固体撮像装置の出力ムラの原因となる。

上記課題を解決するために、特許文献２には、水平方向にシャント配線を形成する技術が開示されている。

特許文献２に開示されている固体撮像装置について、図１３を参照して説明する。この固体撮像装置では、水平方向および垂直方向に複数の受光部１０１が配置され、受光部１０１間に、垂直方向に延びる転送チャネル１０２が配置されている。転送チャネル１０２上に第１転送電極１０３ａが配置され、受光部１０１間を通って水平方向に連結されている。また、転送チャネル１０２上に第１転送電極１０３ａと同一の層で第２転送電極１０３ｂが配置されている。

第１転送電極１０３ａ上には、水平方向に延在し転送電極の本数に相当するシャント配線１０４ａ、１０４ｂが設けられている。シャント配線１０４ａ、１０４ｂは、第１転送電極１０３ａおよび第２転送電極１０３ｂよりも低い抵抗をもつ。シャント配線１０４ａ、１０４ｂはそれぞれ、各転送チャネル１０２上の第１転送電極１０３ａおよび第２転送電極１０３ｂに、接続部１０５を介して接続されている。

２μｍ角程度の画素を構成する場合、受光部１０１間を通る部分の第１転送電極１０３ａの幅Ｗ１は、０．４５μｍ程度である。シャント配線１０４ａ、１０４ｂの本数は、１つの受光部１０１に対して配置された転送電極の数に相当し、本例では２本となる。２本の低抵抗のシャント配線１０４ａ、１０４ｂの幅Ｗ２は、例えば０．１２μｍであり、２本のシャント配線１０４ａ、１０４ｂの間隔Ｗ３は、例えば０．１６μｍである。

上記の固体撮像装置では、シャント配線を遮光膜と電気的に接続することがないため、遮光膜から半導体基板の表層側の界面までの間に印加されている電圧のレベルは、各画素列間において同一であり、出力ムラを発生することがない。
特開平４−２７９０５９号公報 特開２００６‐４１３６９号公報

しかしながら、特許文献２に開示の技術を適用した場合、シャント配線１０４ａ、１０４ｂの幅Ｗ２が約０．１２μｍ程度と微細であるため、細線効果により配線抵抗が増大してしまう。これにより、低抵抗シャント配線を用いても、転送周波数が十分に高速化できない課題がある。

一方、細線効果が起きない程度に（例えば０．３μｍ）シャント配線１０４ａ、１０４ｂの幅を大きくすると、第１転送電極１０３ａの幅Ｗ１も大きく（例えば０．８μｍ）なってしまう。このため、開口幅が縮小し、スミア特性や感度が低下してしまうという別の課題が発生してしまう。

本発明は、上記課題を解決し、高速転送を高感度・低スミアにて行うことのできるシャント配線構造を用いた固体撮像装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明における固体撮像装置は、半導体基板にマトリクス状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の受光部と、前記受光部から前記信号電荷を読み出して垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記入射光から前記複数の垂直電荷転送部を遮光する第１遮光膜とを備え、前記複数の垂直電荷転送部は、それぞれ、前記複数の受光部の垂直方向の列に沿って前記半導体基板に設けられた転送チャネルと、前記転送チャネル上にそれを横切るように設けられ前記受光部間を通って水平方向に連結された複数の第１転送電極と、少なくとも前記転送チャネル上に設けられ前記第１転送電極の間に配置された第２転送電極を備える。

上記課題を解決するために、前記第１遮光膜は、水平方向に連続するように形成されて前記受光部上には開口部を有し、水平方向に延びる分離領域が前記受光部間に形成され、導電性を有し、前記第２転送電極と電気的に接続され、前記第１遮光膜の前記分離領域は、前記第１転送電極上に形成され、垂直方向において隣接している前記受光部の間を通り、前記第１遮光膜の前記分離領域を覆って前記転送チャネルを横切る第２遮光膜をさらに備え、前記第２遮光膜は、導電性を有し、前記第１転送電極と電気的に接続されている。

また、本発明における固体撮像装置の製造方法は、マトリクス状に配置され入射光を信号電荷に変換する複数の受光部と、前記受光部から前記信号電荷を読み出して垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記入射光から前記複数の垂直電荷転送部を遮光する遮光膜とを備えた固体撮像装置を製造する方法である。

上記課題を解決するために、（ａ）半導体基板に、前記複数の受光部と、前記複数の受光部の垂直方向の列に沿って配置された転送チャネルとを形成する工程と、（ｂ）前記転送チャネル上にそれを横切り、かつ前記受光部間を通って水平方向に連結された複数の第１転送電極と、少なくとも前記転送チャネル上であって前記第１転送電極の間に配置された第２転送電極とを設けて、前記複数の垂直電荷転送部を形成する工程と、（ｃ）前記複数の転送電極を被覆する第１層間絶縁膜を形成する工程と、（ｄ）前記第１層間絶縁膜上に、それを被覆し、前記第２転送電極と電気的に接続された第１導電膜を形成する工程と、（ｅ）前記第１導電膜に、前記受光部上の開口部を形成するとともに、前記第１転送電極上で水平方向に延びる分離領域を前記受光部間に形成することにより、第１遮光膜を形成する工程と、（ｆ）前記第１遮光膜上を被覆する第２層間絶縁膜を形成する工程と、（ｇ）前記第２層間絶縁膜上に、それを被覆し、前記第１転送電極と電気的に接続された第２導電膜を形成する工程と、（ｈ）前記第２導電膜を、垂直方向において隣接している前記受光部の間を通り、前記第１遮光膜の前記分離領域を覆って前記転送チャネルを横切るようにパターニングすることにより、第２遮光膜を形成する工程とを有する。

上記構成の本発明の固体撮像装置によれば、水平方向に延びる分離領域を有する遮光膜から第２転送電極に電圧が供給される。すなわち、遮光膜をシャント配線として使用しているため、配線幅は十分に大きくできる。これにより転送周波数の高速化が可能となる。

また、第１転送電極上に複数の配線を行う必要がないため、第１転送電極の受光部の間を通る部分の幅を小さくできる。このため、開口幅の拡大が可能となり、高感度の達成が可能となる。

更に、水平方向に分離された遮光膜と第２転送電極とを電気的に接続しており、常に同電位となっている。これにより、受光部から垂直転送部へ電荷を読出す際には、常に遮光膜にも読出しパルスが印加されるため、遮光膜に読出しパルスが印加されない場合と比較して、第２転送電極の垂直転送方向の幅を縮小できる。このため、開口幅の拡大が可能となり、更なる高感度、低スミアの達成が可能となる。

本発明は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。

すなわち、上記構成の固体撮像装置において、前記第１転送電極と前記第２遮光膜の接続部は、前記垂直電荷転送部から外れた領域の電極上に設けられていることが好ましい。接続部の周りは、第１遮光膜の分離幅を大きくする必要があるため、斜め入射光の漏れ込みが増加するが、この態様によれば、転送チャネルへの漏れ込みを抑制できるため、スミアの発生をより一層抑制できる。

また、上記態様においては、前記第２遮光膜は、前記第１遮光膜よりも上部に配置されていることが好ましい。それにより、転送電極と第１遮光膜の間の絶縁膜厚を薄くできるため、開口を大きくできる。これにより一層の高感度、低スミアが達成できる。

さらに、上記態様においては、前記第２遮光膜は、その側縁が、前記分離領域に面する前記第１遮光膜の側縁と、前記受光部の側における前記第１遮光膜の側縁との間に位置するように形成されていることが好ましい。この態様によれば、感度を損なうことなく、スミアの発生を更に一層抑制できる。

上記構成の固体撮像装置の製造方法の前記工程（ｅ）において、前記開口部を形成する工程と、前記分離領域を形成する工程を各々別工程として行うことが好ましい。この製造方法によれば、微細フォトレジストパターンが不要となるため、歩留が向上する。

以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における固体撮像装置について、図１Ａ〜図３Ｄを参照しながら説明する。本実施の形態における固体撮像装置は、シャント配線構造を有するＣＣＤ型固体撮像装置である。本実施の形態では、垂直電荷転送部の上層に設けられ、垂直転送方向において分離された遮光膜が、垂直電荷転送部を遮光すると共に、転送電極に転送パルスを印加するシャント配線としても機能する。

図１Ａは、本実施の形態における固体撮像装置の一部分を拡大して示す平面図、図１ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、図１ＣはＹ２−Ｙ２断面図、図１ＤはＸ−Ｘ断面図である。

図１Ａ〜図１Ｄに示す固体撮像装置において、１１は入射光を信号電荷に変換する複数の受光部である。受光部１１から信号電荷を読み出し、それを垂直方向（図１Ａに矢印で示す垂直転送方向）に転送するために、転送チャネル１２を含む垂直電荷転送部１３が設けられている。垂直電荷転送部１３は、図１Ａに示すように複数個が、受光部１１の垂直方向の列毎に設けられている。垂直電荷転送部１３を入射光から遮光するために、第１遮光膜５及び第２遮光膜７が形成されている。図１Ａ〜図１Ｄには図示されていないが、垂直電荷転送部１３によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部も設けられている。

受光部１１は、マトリクス状に配置されている。また、図１Ｂに示すように、受光部１１は半導体基板１に設けられている。図１Ａに示す受光部１１は、開口部１４を通した部分が示されている。本実施の形態では、半導体基板１はｎ型のシリコン基板である。転送チャネル１２は、図１Ｃに示すように、半導体基板１の表層側に形成されたｎ型の拡散層である。

また、転送チャネル１２上にそれを横切るようにして、第１転送電極３ａ及び第２転送電極３ｂが設けられている。第１、第２転送電極３ａ、３ｂは、半導体基板１の表層側の界面を覆う絶縁膜２の上に形成されている。また、垂直電荷転送部１３の各々において、第１転送電極３ａと第２転送電極３ｂとは、垂直転送方向に沿って交互に配置されている。第１、第２転送電極３ａ、３ｂの膜厚は、例えば０．２μｍである。

更に、第１転送電極３ａは、隣接する垂直電荷転送部１３に設けられている別の第１転送電極３ａと水平方向に連結されており、一つの配線を構成している。第１転送電極３ａ同士を接続する部分の配線は、受光部１１と重ならないように、垂直転送方向において隣接する受光部１１の間を通るように形成されており、幅は例えば０．４μｍである。

第２転送電極３ｂは、それぞれが水平方向に分離された状態で配置されている。

なお、第１、第２転送電極３ａ、３ｂの側面及び上面には、絶縁膜４が形成されている（図１Ｂ〜１Ｃ参照）。絶縁膜４の厚さは、例えば０．１μｍである。

上述したように、本実施の形態における固体撮像装置は、第１遮光膜５と第２遮光膜７との２種類の遮光膜を備えている。第１遮光膜５及び第２遮光膜７は共に導電性を有している。

第１遮光膜５は、受光部１１毎に、第１転送電極３ａと受光部１１の間に、水平方向に沿って格子状に配置されており、水平方向では接続されている。垂直転送方向には、第１転送電極３ａ上に設けた分離領域で分離されている。分離幅は、例えば０．３μｍである。第１転送電極３ａと受光部１１の間の領域における第１遮光膜５の高さは、約０．３μｍ程度である。水平方向の接続領域において、第１遮光膜５が第１転送電極３ａ上に乗り上げている部分の幅は、約０．１５μｍである。第１転送電極３ａと受光部１１の間の、第１遮光膜５の上記の高さと幅を合わせた幅は約０．４５μｍとなる。第１遮光膜５は上述のように、格子状に形成されていることから、実効的な最小配線幅は約０．９μｍとなる。

第２遮光膜７は、第１遮光膜５及び第１転送電極３ａとの間を絶縁する絶縁膜６を介して、第１遮光膜５が分離されている領域の上層に形成され、転送チャネル１２への光の入射を阻止する機能を有する。配線幅は、例えば０．４μｍである。なお、絶縁膜６は、図１Ａでは図示が省略されている。

第１遮光膜５は、第２転送電極３ｂに、コンタクトを介して電気的に接続されている。第２遮光膜７は、第１転送電極３ａに、コンタクトを介して電気的に接続されている。それにより、第１遮光膜５および第２遮光膜７は、シャント配線としても機能している。本実施の形態では、図１Ａ、１Ｃに示すように、第２遮光膜７と転送電極３ｂとのコンタクトは、垂直電荷転送部１３の上層に配置されている。コンタクト径は例えば０．２μｍである。コンタクトと第１遮光膜５の縁との距離は例えば０．０８μｍであり、第１遮光膜５の分離幅は、コンタクト周辺においては、約０．３６μｍとなる。

このように、本実施の形態における固体撮像装置は、第１遮光膜５および第２遮光膜７をシャント配線としても機能させているので、シャント配線幅を従来例に対して例えば３倍程度にでき、従来例に比べて配線抵抗を１／３以下に抑えることができる。本実施の形態における固体撮像装置は、シャント配線の低抵抗化により、転送周波数の高速化が可能となる点で、従来例の固体撮像装置よりも優れている。また従来例と異なり、水平方向に接続された第１遮光膜５をシャント配線として機能させているため、シャント配線を第１転送電極３ａ上に複数本配置する必要がない。従って、第１転送電極３ａの配線幅を従来例より小さくできる。言い換えれば、受光部１１に対する開口を大きくできる。その結果、従来例よりも高感度、低スミアにすることができる。

尚、上記の例では、第２遮光膜７と第１転送電極３ａとのコンタクトは、垂直電荷転送部１３の上層に配置されているが、別の態様として、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、垂直電荷転送部１３以外の領域、言い換えると、第１転送電極３ａ同士が連結された部分に配置することが好ましい。

図２Ａは、固体撮像装置の一部分を拡大して示す平面図、図２ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、図２ＣはＹ２−Ｙ２断面図である。図１Ａ〜図１Ｄに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

この態様では、図２Ｂの断面図で示される領域に、第２遮光膜７と第１転送電極３ａとのコンタクトが形成されている。同図に示されるように、コンタクトを形成する箇所では、第１遮光膜５の分離幅を大きくしなければならない。従って、図１Ａ〜図１Ｄに示した例では、垂直電荷転送部１３すなわち転送チャネル１２の上部で第１遮光膜５の分離幅が大きくなっている（図１Ｃ参照）。これに対して、この別の態様によれば、第１遮光膜５の分離幅が大になる部分を、転送チャネル１２から離れた領域に配置できるため、斜め入射光の転送チャネル１２への漏れこみを抑制できる。

また、本実施の形態においては、第１遮光膜５は、第２遮光膜７より下方に形成されているが、これは開口幅を大きくするためである。第２遮光膜７を第１遮光膜５よりも下方に形成した場合、図３Ａ〜図３Ｄに示すような問題が生じる。図３Ａは、本実施の形態における固体撮像装置の一部分を拡大して示す平面図、図３ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、図３ＣはＹ２−Ｙ２断面図、図３ＤはＸ−Ｘ断面図である。図１Ａ〜図１Ｄに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

すなわち、この構成では図３Ｄに示されるように、第１、第２転送電極３ａ、３ｂと第１遮光膜５の間に絶縁膜４及び６が形成される。そのため、絶縁膜４及び６を介在させた第１遮光膜５の位置によって決まる開口部１４の幅は、狭いものとなる。一方、本実施の形態のように、第１遮光膜５が第２遮光膜７より下方に形成されている場合、図１Ｄに示されるように、転送電極３ａ、３ｂと第１遮光膜５の間には絶縁膜４が形成されるのみである。従って、開口部１４の幅は広くなる。

絶縁膜６は、第１遮光膜５と第２遮光膜７の耐圧を考慮して、例えば０．１５μｍに設定されるため、本実施の形態においては、第２遮光膜７を第１遮光膜５よりも下方に形成した形態に比べると、開口幅を０．３μｍ大きくできる。このように、第１遮光膜５は、第２遮光膜７より下方に形成されていることが好ましい。

更に、第２遮光膜７は、図１Ａ及び図１Ｃに示すように、その側縁が、第１遮光膜５が分離されている領域における第１遮光膜５の側縁と、受光部１１の側における第１遮光膜５の側縁との間に位置するように形成されていることが好ましい。第２遮光膜７の側縁が、第１遮光膜５の側縁と一致していてもよい。それにより、開口部１４を小さくしない範囲で、斜め光が転送チャネル１２に入射する確率を最大限に低くできる。

次に、実施の形態１における固体撮像装置の製造方法について、図４Ａ〜図９Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図９Ｃは、図１Ａ〜図１Ｄに示した実施の形態１における固体撮像装置の製造方法を示す図である。各図Ａは平面図、各図ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、各図ＣはＹ２−Ｙ２断面図である。

先ず、図４Ｂ、４Ｃに示すように、半導体基板１の表面に熱酸化法によって絶縁膜２が形成される。このときの絶縁膜２の厚みは、２０ｎｍ〜４０ｎｍに設定される。続いて、半導体基板１に対して種々のレジストパターンの形成とイオン注入とが行われる。これにより、受光部１１、転送チャネル１２が形成される。

次いで、ポリシリコン膜等の導電膜が成膜され、これに対してフォトリソグラフィー法を用いたエッチングが行われて、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、転送電極３ａ、３ｂが形成される。また、熱酸化法によって、転送電極３ａ、３ｂの上面及び側面を覆う絶縁膜４も形成される。

本実施の形態では、絶縁膜２、４の形成は、熱酸化法によって行われているが、これに限定されるものではない。例えば、絶縁膜２、４は、ＣＶＤ法等による成膜によって形成されても良い。

次に、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、第２転送電極３ｂ上にコンタクト１６が形成され、転送電極３ａ、３ｂを含む半導体基板１の上面全体を被覆する導電膜１７が成膜される。具体的には、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を利用して、タングステン等の遮光性金属薄膜が成膜される。この導電膜１７（遮光性金属薄膜）の厚みは、例えば６０ｎｍ〜１２０ｎｍに設定される。また、導電膜１７は、コンタクト１６によって、第２転送電極３ｂと電気的に接続された状態にある。

次に、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングが行われて、第１遮光膜５が形成される。

ここで、第１遮光膜５は、導電膜１７を水平方向に分離する工程と、受光部１１上に開口部１４を設ける工程とによって形成されることが好ましい。微細なフォトレジストパターンを形成する必要性を排除して、歩留を向上させるためである。

具体的には、図７Ａ〜７Ｃに示すように、まず第１転送電極３ａ上の導電膜１７に、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングを行い、分離部１５を設けて、水平方向に分離された分離導電膜１７ａとする。次に受光部１１上の分離導電膜１７ａに、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングを行い、図６Ａに示したように開口部１４を形成することで、第１遮光膜５を形成する。

なお、上記の製造工程では第１遮光膜５を形成するために、導電膜１７を水平方向に分離した後に、受光部１１上の開口部１４を形成しているが、これに限定されるものではない。すなわち、図８Ａ〜８Ｃに示すように、まず受光部１１上の開口部１４を形成して開口導電膜１７ｂとした後に、水平方向を分離して、第１遮光膜５を形成しても良い。

図６Ａ〜６Ｃに示した工程の後、図９Ａ〜９Ｃに示すように、第１遮光膜５、転送電極３ａ、３ｂを含む半導体基板１の上面全体を被覆するように、絶縁膜６が成膜される。更に、第１転送電極３ａ上にコンタクト１８が形成され、転送電極３ａ、３ｂを含む半導体基板１の上面全体を被覆する導電膜１９が成膜される。導電膜１９は、導電膜１７と同様の遮光性金属薄膜により形成される。導電膜１９の厚みは、例えば６０ｎｍ〜１２０ｎｍに設定される。また、導電膜１９は、コンタクト１８によって、第１転送電極３ａと電気的に接続された状態にある。

次に、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングが行われて、図１Ａ〜１Ｃに示すような第２遮光膜７が形成される。この時、フォトレジストパターンは、得られる第２遮光膜７の側縁が、第１遮光膜５が分離されている領域における第１遮光膜５の側縁と、受光部１１の側における第１遮光膜５の側縁との間に位置するように形成される。第２遮光膜７の側縁が、第１遮光膜５の側縁と一致するようにしてもよい。また、エッチングによる寸法シフト量が考慮されて、レジストパターンの縁の位置が調整される。

この後、更に必要に応じて、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorous silicate Glass）膜といった絶縁膜や、レンズ素子等が形成される（図示せず）。

以上のように、図４Ａ〜図９Ｃに示した工程を実施することにより、図１Ａ〜１Ｄに示した固体撮像装置が得られる。図２Ａ〜図２Ｃに示した固体撮像装置も、同様の工程により製造することができる。このようにして製造された固体撮像装置によれば、高速撮影を高感度、低スミアに行うことが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における固体撮像装置及びその製造方法について、図１０Ａ〜１１Ｃを参照しながら説明する。最初に、本実施の形態２における固体撮像装置の構成について、図１０Ａ〜１０Ｃを用いて説明する。図１０Ａは、実施の形態２における固体撮像装置の一部分を拡大して示す平面図、図１０ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、図１０ＣはＹ２−Ｙ２断面図である。図１Ａ〜図１Ｄに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

図１０Ａ〜１０Ｃに示すように、本実施の形態における固体撮像装置も、実施の形態１における固体撮像装置と同様に、シャント配線構造を有するＣＣＤ型固体撮像装置である。本実施の形態においても、垂直電荷転送部の上層に設けられた格子状の第１遮光膜は、垂直電荷転送部を遮光すると共に、第２転送電極に転送パルスを印加するシャント配線としても機能する。

本実施の形態における固体撮像装置は、第１、第２転送電極３ｃ、３ｄ、第１遮光膜５ａ、及び第２遮光膜７ａの構成の点で、実施の形態１における固体撮像装置と異なっている。以下に相違点について具体的に説明する。

図１０Ｂ、１０Ｃに示すように、本実施の形態における転送電極３ｃ、３ｄは、実施の形態１に示した転送電極３ａ、３ｂと異なり、ポリシリコン膜より低抵抗である低抵抗材料８を含んでいる。低抵抗材料８としては、具体的には、例えばチタンシリサイド、コバルトシリサイド、タングステンシリサイドなどを用いることができる。

尚、第１転送電極３ｃと第２転送電極３ｄの双方に低抵抗材料８が含まれた構成ではなくとも、低抵抗材料８は、少なくとも第１転送電極３ｃに含まれていれば良い。

また、図１０Ｃに示すように、本実施の形態においては、実施の形態１と異なり、第２遮光膜７ａは第１転送電極３ｃとは電気的に接続されていない。従って、第２遮光膜７ａと第１転送電極３ｃとを電気的に接続するコンタクトが無いため、実施の形態１と異なり、第１遮光膜５ａの分離幅を、例えば０．３μｍ程度に一定に設定できる。

上記のように、第２遮光膜７ａは第１転送電極３ｃとは電気的に接続されていないが、第１転送電極３ｃ自身が低抵抗材料８を含んでいるため、実施の形態１と同様に、転送周波数の高速化が可能となる点で、従来例の固体撮像装置よりも優れている。

更に、第１遮光膜５ａの分離幅を全ての領域において小さく設定できることから、斜め光の垂直電荷転送部１３への漏れこみを抑制する効果を、より十分に得ることができる。

また、第２遮光膜７ａと第１転送電極３ｃの接続部を形成する工程が不要になることから、製造期間の短縮、歩留の向上が達成できる。

次に実施の形態２における固体撮像装置の製造方法について、実施の形態１における製造方法との違いを中心に、図１１Ａ〜１１Ｃを用いて説明する。

先ず、実施の形態１と同様に、半導体基板１の表面に熱酸化法によって絶縁膜２が形成される。このとき、絶縁膜２の厚みは、２０ｎｍ〜４０ｎｍに設定される。続いて、半導体基板１に対して種々のレジストパターンの形成とイオン注入とが行われる。これにより、受光部１１、転送チャネル１２が形成される。

次に、転送電極３ｃ、３ｄが形成されるが、実施の形態１とは異なり、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイドなどの低抵抗材料８を含むように形成される。これらの製造工程においては、一般に広く用いられている方法を用いる。例えばコバルトシリサイドを形成する場合は、ポリシリコン膜を用いた転送電極３ｃ、３ｄ上を含む半導体基板１の上面全体を被覆するようにコバルトを成膜し、アニールにより、ポリシリコンとコバルトを反応させ、シリサイド化する。次に、残留コバルトを除去する。

続いて、実施の形態１における図４Ａ〜４Ｃと同様に、絶縁膜４を形成する。

次に、実施の形態１における図５Ａ〜５Ｃと同様に、第２転送電極３ｄ上にコンタクト１６が形成される。更に、転送電極３ｃ、３ｄを含む半導体基板１の上面全体を被覆する導電膜１７が成膜される。導電膜１７（第１遮光膜５ａ）は、コンタクト１６によって、第２転送電極３ｄとは電気的に接続された状態にある。

その後、実施の形態１における図６Ａ〜６Ｃと同様に、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングが行われて、第１遮光膜５ａが形成される。

次に、図１１Ｃに示すように、実施の形態１とは異なり、第１転送電極３ｃ上にコンタクトを形成せずに、第１遮光膜５ａ、転送電極３ｃ、３ｄを含む半導体基板１の上面全体を被覆するように、絶縁膜６が成膜される。更に、転送電極３ｃ、３ｄを含む半導体基板１の上面全体を被覆する遮光性材料２０が成膜される。但し、図面の見易さを考慮して、図１１Ａでは遮光性材料２０の図示を省略する。

その後、遮光性材料２０に対してフォトリソグラフィー法を用いたエッチングが行われて、第２遮光膜７ａが形成される（図１０Ａ〜１０Ｃ参照）。この時、実施の形態１と同様に、フォトレジストパターンは、得られる第２遮光膜７ａの側縁が、第１遮光膜５ａが分離されている領域における第１遮光膜５ａの側縁と、受光部１１の側における第１遮光膜５ａの側縁との間に位置するように形成される。第２遮光膜７ａの側縁が、第１遮光膜５ａの側縁と一致するようにしてもよい。また、このとき、エッチングによる寸法シフト量が考慮されて、レジストパターンの縁の位置は調整される。

この後、更に必要に応じて、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorous silicate Glass）膜といった絶縁膜や、レンズ素子等が形成される（図示せず）。

以上のように、図１１Ａ〜１１Ｃに示した工程の実施により、図１０Ａ〜１０Ｃに示した固体撮像装置が得られる。この固体撮像装置によれば、実施の形態１と同様に、高速撮影を高感度、低スミアに行うことが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における固体撮像装置及びその製造方法について、図１２Ａ〜１２Ｃを参照しながら説明する。図１２Ａは、本実施の形態における固体撮像装置の一部分を拡大して示す平面図、図１２ＢはそのＹ１−Ｙ１断面図、図１２ＣはＹ２−Ｙ２断面図である。図１０Ａ〜図１０Ｃに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

最初に、本実施の形態における固体撮像装置の構成について説明する。図１２Ｂ、１２Ｃに示すように、本実施の形態における固体撮像装置も、実施の形態１及び２における固体撮像装置と同様に、シャント配線構造を有するＣＣＤ型固体撮像装置である。本実施の形態においても、垂直電荷転送部の上層に設けられた格子状の第１遮光膜は、垂直電荷転送部を遮光すると共に、第２転送電極に転送パルスを印加するシャント配線としても機能する。

本実施の形態における固体撮像装置は、転送電極と遮光膜の構成の点で、図１０Ａ〜図１０Ｃに示した実施の形態２における固体撮像装置と異なっている。以下に相違点について具体的に説明する。

図１２Ｂ、１２Ｃに示すように、本実施の形態における転送電極３ｅ、３ｆは、図１０Ｂ、１０Ｃに示した転送電極３ｃ、３ｄと異なり、少なくとも転送電極の上面に、ポリシリコン膜より低抵抗であり、かつ遮光性を有する遮光性低抵抗材料９を含んでいる。遮光性低抵抗材料９は、具体的には、例えばタングステンなどである。

尚、第１転送電極３ｅと第２転送電極３ｆの双方に遮光性低抵抗材料９が含まれる構成ではなくとも、遮光性低抵抗材料９は、少なくとも第１転送電極３ｅに含まれていれば良い。

また、図１２Ａ〜１２Ｃに示すように、本実施の形態においては、実施の形態１及び２と異なり、第２遮光膜は形成されていない。そのため、その上面に形成するレンズ素子と半導体基板１との距離は、実施の形態１及び２と比較して小さい。

尚、第２遮光膜７は形成されていないが、第１転送電極３ａ自身が遮光性を有しているため、第１遮光膜５の分離領域から垂直電荷転送部１３への斜め入射光の漏れこみは、実施形態１と同様に、十分に抑制できる。

また、第１遮光膜５ａは、実施の形態２と同様に、分離幅を例えば０．３μｍ程度に一定に設定できる。

上述のように、第１転送電極３ｅ自身が遮光性低抵抗材料９を含んでいるため、実施の形態１及び２と同様に、転送周波数の高速化が可能となる点で、従来例の固体撮像装置よりも優れている。

また、第１遮光膜５ａの分離幅をいずれの領域においても十分に小さく設定できることから、斜め光の垂直電荷転送部１３への漏れこみを抑制する効果を十分に得ることができる。

更には、レンズ素子と半導体基板１との距離を小さくできるため、より一層の高感度、低スミアが可能となる。

更には、第２遮光膜を形成する工程が不要になることから、製造期間の更なる短縮、歩留の向上が達成できる。

本実施の形態における固体撮像装置の製造方法と、実施の形態２における固体撮像装置の製造方法との違いは、第１転送電極３ｅに遮光性低抵抗材料９を少なくとも上面に配置するように形成することと、第２遮光膜の形成工程が省略される部分のみであり、他の工程は実施の形態２と同様に行うことができる。

本発明は、以上に記載した実施の形態の説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。また、本実施形態で挙げた数値や材料等は一例であり、これらに限定されるものではない。

本発明の固体撮像装置は、高感度、低スミアでの高速撮影を可能とするものであり、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラに有用である。

本発明の実施の形態１における固体撮像装置の構成を示す平面図 同固体撮像装置のＹ１−Ｙ１断面図 同固体撮像装置のＹ２−Ｙ２断面図 同固体撮像装置のＸ−Ｘ断面図 本発明の実施の形態１の他の態様における固体撮像装置の平面図 同固体撮像装置のＹ１−Ｙ１断面図 同固体撮像装置のＹ２−Ｙ２断面図 本発明の実施の形態とは異なる形態の固体撮像装置の平面図 同固体撮像装置のＹ１−Ｙ１断面図 同固体撮像装置のＹ２−Ｙ２断面図 同固体撮像装置のＸ−Ｘ断面図 本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造方法を示す平面図 図４ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図４ＡのＹ２−Ｙ２断面図 図４Ａの次の工程を示す平面図 図５ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図５ＡのＹ２−Ｙ２断面図 図５Ａの次の工程を示す平面図 図６ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図６ＡのＹ２−Ｙ２断面図 図６Ａの工程をより具体的に示す平面図 図７ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図７ＡのＹ２−Ｙ２断面図 図７Ａとは異なる方法の工程を示す平面図 図８ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図８ＡのＹ２−Ｙ２断面図 図６Ａの次の工程を示す平面図 図９ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図９ＡのＹ２−Ｙ２断面図 本発明の実施の形態２における固体撮像装置の構成を示す平面図 図１０ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図１０ＡのＹ２−Ｙ２断面図 実施の形態２における固体撮像装置の製造方法を示す平面図 図１１ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図１１ＡのＹ２−Ｙ２断面図 本発明の実施の形態３における固体撮像装置の構成を示す平面図 図１２ＡのＹ１−Ｙ１断面図 図１２ＡのＹ２−Ｙ２断面図 従来例における固体撮像装置の平面図

符号の説明

１ 基板
２ ゲート絶縁膜
３ａ、３ｃ、３ｅ 第１転送電極
３ｂ、３ｄ、３ｆ 第２転送電極
４ 転送電極と第１遮光膜間の絶縁膜
５、５ａ 第１遮光膜
６ 第１遮光膜と第２遮光膜間の絶縁膜
７、７ａ 第２遮光膜
８ 低抵抗材料
９ 遮光性低抵抗材料
１１ 受光部
１２ 転送チャネル
１３ 垂直電荷転送部
１４ 開口部
１５ 分離部
１６ コンタクト
１７、１９ 導電膜
１７ａ 分離導電膜
１７ｂ 開口導電膜
１８ コンタクト
２０ 遮光性材料

Claims (6)

1. 半導体基板にマトリクス状に配置して設けられ、入射光を信号電荷に変換する複数の受光部と、
   前記受光部から前記信号電荷を読み出して垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、
   前記入射光から前記複数の垂直電荷転送部を遮光する第１遮光膜とを備え、
   前記複数の垂直電荷転送部はそれぞれ、前記複数の受光部の垂直方向の列に沿って前記半導体基板に設けられた転送チャネルと、前記転送チャネル上にそれを横切るように設けられ前記受光部間を通って水平方向に連結された複数の第１転送電極と、少なくとも前記転送チャネル上に設けられ前記第１転送電極の間に配置された第２転送電極を備えた固体撮像装置において、
   前記第１遮光膜は、水平方向に連続するように形成されて前記受光部上には開口部を有し、水平方向に延びる分離領域が前記受光部間に形成され、導電性を有し、前記第２転送電極と電気的に接続され、
   前記第１遮光膜の前記分離領域は、前記第１転送電極上に形成され、
   垂直方向において隣接している前記受光部の間を通り、前記第１遮光膜の前記分離領域を覆って前記転送チャネルを横切る第２遮光膜をさらに備え、前記第２遮光膜は、導電性を有し、前記第１転送電極と電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１転送電極と前記第２遮光膜の接続部は、前記垂直電荷転送部から外れた領域の電極上に設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第２遮光膜は、前記第１遮光膜よりも上部に配置されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 前記第２遮光膜は、その側縁が、前記分離領域に面する前記第１遮光膜の側縁と、前記受光部の側における前記第１遮光膜の側縁との間に位置するように形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
5. マトリクス状に配置され入射光を信号電荷に変換する複数の受光部と、前記受光部から前記信号電荷を読み出して垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記入射光から前記複数の垂直電荷転送部を遮光する遮光膜とを備えた固体撮像装置を製造する方法において、
   （ａ）半導体基板に、前記複数の受光部と、前記複数の受光部の垂直方向の列に沿って配置された転送チャネルとを形成する工程と、
   （ｂ）前記転送チャネル上にそれを横切り、かつ前記受光部間を通って水平方向に連結された複数の第１転送電極と、少なくとも前記転送チャネル上であって前記第１転送電極の間に配置された第２転送電極とを設けて、前記複数の垂直電荷転送部を形成する工程と、
   （ｃ）前記複数の転送電極を被覆する第１層間絶縁膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記第１層間絶縁膜上に、それを被覆し、前記第２転送電極と電気的に接続された第１導電膜を形成する工程と、
   （ｅ）前記第１導電膜に、前記受光部上の開口部を形成するとともに、前記第１転送電極上で水平方向に延びる分離領域を前記受光部間に形成することにより、第１遮光膜を形成する工程と、
   （ｆ）前記第１遮光膜上を被覆する第２層間絶縁膜を形成する工程と、
   （ｇ）前記第２層間絶縁膜上に、それを被覆し、前記第１転送電極と電気的に接続された第２導電膜を形成する工程と、
   （ｈ）前記第２導電膜を、垂直方向において隣接している前記受光部の間を通り、前記第１遮光膜の前記分離領域を覆って前記転送チャネルを横切るようにパターニングすることにより、第２遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
6. 前記工程（ｅ）において、前記開口部を形成する工程と、前記分離領域を形成する工程を各々別工程として行う請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。

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