JPH04207075A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電荷転送素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像装
置及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像デバイ
スとして、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。この固体撮像装置は、複数の画素を２次元平面上に
配列しており、各画素で発生した信号電荷をＣＯＤで転
送して出力するものである。

第５図は従来の固体撮像装置の概略構成を示す平面図で
あり、第６図は同装置の１画素構成を示す断面図である
。ｎ型の半導体基板１上にｐウェル２が形成され、この
ｐウェル２の表面に、複数の受光部３が２次元的に配列
されると共に、複数本の信号電荷転送部（垂直ＣＣＤ）
４が配列されている。ウェル２上には、絶縁膜５を介し
て第１及び第２の転送電極６　（６，。

６゜）が形成されている。ここで、第２の転送電極６２
の一部が信号読出しゲートを兼ねるものとなっている。

また、最上層の絶縁膜５の上には光シールド層７が形成
されている。

この装置においては、受光部３により光電変換されて蓄
積された信号電荷は、第２の転送電極６２に信号読出し
パルスを印加することにより、信号電荷転送部４に読出
される。そして、転送電極６に転送パルスを印加するこ
とにより、信号電荷は垂直方向に転送され、さらに図示
しない水平ＣＣＤを介して出力されることになる。

なお、転送電極６は周辺部の配線としても使われている
。

ところで、この種の固体撮像装置においては、小型化の
要求に伴い転送電極６を加工する際にも、微細化やより
高い均一性が求められている。

従って、転送電極６の加工には、反応性イオンエツチン
グ（ＲＩ　Ｅ）等の異方性のドライエツチングを用いる
ことが望ましい。

しかしながら、第１の転送電極６、の加工に異方性のド
ライエツチングを用いた場合、第７図（ａ）に示すよう
に、転送電極６１の表面に酸化膜５２を形成する際に転
送電極６□の端部に凹部が生じる。そして、この凹部に
第２の転送電極６２が潜り込むことになる。凹部に潜り
込んだ第２の転送電極６２は第７図（ｂ）に示すように
、異方性のエツチングでは除去することができず、この
残存膜９が電極間の電気的短絡の原因となっていた。な
お、第７図中８はエツチングマスクとしてのレジストを
示している。

また、画素の縮小化に伴い、第１の転送電極６１と第２
の転送電極６□の相対的な位置合わせにも高い精度か必
要とされ、相対的な合わせ誤差も問題となっていた。即
ち、前記第５図からも分かるように、第１及び第２の転
送電極６□、６２の合わせ誤差により、受光部３の面積
が減少するという問題があった。

（発明が解決しようとする課Ｍ） このように従来、転送電極を異方性エツチングでバター
ニングすると、第１の転送電極の端部に第２の転送電極
が潜り混み、電極間の短絡の要因となる。また、第１及
び第２の転送電極の合わせずれにより、受光部面積が減
少して感度が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、第１の転送電極の端部への第２の転
送電極の潜り込みを防止することができ、電極間短絡の
要因をなくした信頼性の高い固体撮像装置を提供するこ
とにある。

また、本発明の他の目的は、第１及び第２の転送電極の
合わせずれに起因する受光部面積の減少を防止すること
ができ、微細化と共に感度の向上をはかり得る固体撮像
装置の製造方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明（請求項１）では、半
導体基板に２次元的に配列された複数の受光部と、これ
らの受光部に隣接して設けられた複数本の信号電荷転送
部と、基板上の一部に絶縁膜を介して形成された第１の
転送電極と、基板上の一部及び第１の転送電極上の一部
に絶縁膜を介して形成された第２の転送電極とを具備し
た固体撮像装置において、第１の転送電極の端部を上部
の幅が下部の幅よりも狭まったテーパ状に形成してなる
ことを特徴としている。

また本発明（請求項２）は、半導体基板に複数の受光部
を２次元的に配列すると共に複数本の信号電荷転送部を
配列し、且つ半導体基板上の受光部を除く領域に第１及
び第２の転送電極を積層形成してなる固体撮像装置の製
造方法において、基板上に第１の転送電極をストライプ
状に形成したのち、基板上に第２の転送電極をその一部
が第１の転送電極と重なるようにストライブ状に形成し
、次いで受光部形成のための開口を有するマスクを用い
、第２及び第１の転送電極をバターニングすることを特
徴としている。

（作用） 本発明（請求項１）によれば、第１の転送電極をテーパ
状に形成しているので、第１の転送電極の端部に凹部が
形成されることはなく、第１の転送電極の端部に第２の
転送電極が潜り込む等の不都合はない。さらに、第１の
転送電極の端部がテーパ状であることから、第２の転送
電極を異方性エツチングでパターニングしても、第１の
転送電極の端部における第２の転送電極をも確実に除去
することができる。

また、本発明（請求項２）によれば、受光部の形成に際
して、第１及び第２の転送電極を同一のマスクを用いて
パターニングしているので、第１及び第２の転送電極の
合わせずれか生じることはなく、合わせずれに起因する
受光部面積の低下を防止することが可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例に係わる固体撮像装置の
製造工程を示す平面図、第２図は第１図の各部の矢視断
面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板１１の表
面層に垂直ＣＣＤチャネル（信号電荷転送部）１４が形
成されているものとする。この状態で、半導体基板１１
上に第１の絶縁膜１５１を介して多結晶シリコンからな
る第１の転送電極１６．を形成し、さらにその上に第２
の絶縁膜１５２を介して多結晶シリコンからなる第２の
転送電極１６２を形成する。このとき、第１の転送電極
１６１は受光部領域に関係なくストライプ状に形成する
。また、第２の転送電極１６□は受光部領域に関係なく
、さらに第１の転送電極１６１と一部重なるようにスト
ライブ状に形成する。このときの矢視Ａ−Ａ断面を第２
図（ａ）に示す。なお、転送領域における矢視Ａ′−Ａ
“断面もこれと同様になる。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、全面にレジスト１
８を塗布し、フォトリソグラフィ技術により受光部とな
る領域に開口１８ａを開ける。

このときの矢視Ｂ−Ｂ断面は第２図（ｂ）に示すように
なり、開口１８ａは第１及び第２の転送電極１６１，１
６２の重なり領域を含むことになる。

次いで、第１図（Ｃ）に示すように、レジスト１８をマ
スクに第２及び第１の転送電極１６２゜１６１をＲＩＥ
等の異方性ドライエツチングで選択エツチングする。こ
のときの矢視Ｃ−Ｃ断面は第２図（ｅ）に示すようにな
り、例えば受光部１３は転送電極１６１．１６□をマス
クとしたイオン注入等により形成される。

このように本実施例方法によれば、レジスト１８をマス
クとして第２及び第１の転送電極１６２．１６１を同時
にバターニングしているので、これらの電極の合わせず
れにより受光部面積が減少する等の不都合は生じない。

このため、受光部面積を最大に大きくすることができ、
感度の向上をはかることができる。この利点は、特に微
細化する際に有効である。

第３図は本発明の第２の実施例を説明するための工程断
面図である。なお、第２図と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、ゲート
絶縁膜１５□　（第１の絶縁膜）の構成にある。即ち、
本実施例では第３図（ａ）に示すように、半導体基板１
１上に酸化シリコン膜２１、窒化シリコン膜２２及び酸
化シリコン膜２３を順次形成した３層構造から第１の絶
縁膜１５１が構成されている。各層の膜厚は、例えば２
１が１００〜５００人、２２が１００〜１０００人。

２３が３０〜１００人とする。

これ以降の工程は、第３図（ｂ）　（ｅ）に示すように
先の実施例と同様であり、転送電極１６１゜１６２の形
成、開口１８ａを有するレジスト１８の形成、さらにレ
ジスト１８をマスクとした転送電極１６１．１６□の選
択エツチングを行うことにより、先の実施例と同様に固
体撮像装置が実現される。

本実施例では、窒化シリコン膜２２と転送電極１６□、
１６□としての多結晶シリコン膜との選択比を大きく取
れる（１０〜２０）ので、転送部ｉ！１６１，１６２の
パターニングに際してエツチングを窒化シリコン膜２２
て確実に止めることができる。従って、酸化シリコン膜
２１にダメージを与えることなく転送電極１６＋　、　
１６２のパターニングを行うことができ、これにより素
子特性の向上をはかることができる。

第４図は本発明の第３の実施例に係わる固体撮像装置の
概略構成を示す断面図である。

図中１１はｎ型半導体基板、１２はｐウェル、１３は受
光部、１４は信号電荷転送部、１５は絶縁膜、１６は転
送電極、１７は光シールド層を示している。基本的な構
成は第６図及び第７図に示す従来装置と同様であるが、
本実施例がこれと異なる点は第１の転送電極１６ユをテ
ーパ状に形成したことにある。

具体的には、まずｎ型の半導体基板１１上にｐ型のウェ
ル１２を形成し、このウェル１２にｎ型の蓄積ダイオー
ド（受光部）１３及び垂直ＣＣＤチャネル（信号電荷転
送部）１４を形成した後、第１の絶縁膜１５．を介して
ＣＶＤ法により第１の多結晶シリコン膜を成長する。こ
の多結晶シリコン膜に燐拡散等を行って必要な程度まで
比抵抗を下げた後、例えばＡｓをイオン注入して多結晶
シリコン上部を非晶質化する。

非晶質化したシリコンは多結晶シリコンよりもエツチン
グ速度が速いため、フォトエツチング法により所定のパ
ターンにフォトレジストを残した後に、等方性エツチン
グと異方性エツチングを適宜組み合わせることにより、
所望のテーパ形状の第１の転送電極１６．が得られる。

次いで、転送電極１６□の上に第２の絶縁膜１５□を形
成した後、第２の多結晶シリコン膜を成長する。そして
、転送電極１６１の場合と同様にして比抵抗を下げた後
に、フォトエツチングプロセスにより所定のパターンを
残して今度は異方性エツチングにより第２の転送電極１
６□を形成する。その後、転送電極１６□の上部に第２
の絶縁膜１５．を形成し、さらに光シールド層１７を形
成することにより、第４図に示すような固体撮像装置が
得られる。

このように本実施例では、第１の転送電極１６□をテー
パ状に形成しているので、第１の転送電極１６、の端部
に凹部が形成されることはなく、第１の転送電極１６１
の端部に第２の転送電極１６□が潜り込む等の不都合は
ない。

さらに、第１の転送電極１６＋の端部がテーパ状である
ことから、第２の転送電極１６２を異方性エツチングで
パターニングしても、第１の転送電極１６、の端部にお
ける第２の転送電極１６２をも確実に除去することがで
きる。従って、第１の転送電極１６１の端部に第２の転
送電極１６２のエツチング残しが生じることはなく、こ
れによる電極間短絡の発生等を未然に防止することがで
きる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明（請求項１）によれば、第１
の転送電極の端部を上部の幅が下部の幅よりも狭まった
テーパ状に形成しているので、第１の転送電極の端部へ
の第２の転送電極の潜り込みを防止することができ、電
極間短絡の要因をなくした信頼性の高い固体撮像装置を
実現することが可能となる。

また、本発明（請求項２）によれば、第１及び第２の転
送電極を同一のマスクを用いてパターニングしているの
で、第１及び第２の転送電極の合わせずれに起因する受
光部面積の減少を防止することができ、微細化と共に感
度の向上をはかることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる固体撮像装置の
製造工程を示す平面図、第２図は第１図の各部の矢視断
面を示す図、第３図は本発明の第２の実施例方法を説明
するための工程断面図、第４図は本発明の第３の実施例
に係わる固体撮像装置の概略構成を示す断面図、第５図
乃至第７図はそれぞれ従来装置の問題点を説明するため
の図である。 １１・・・半導体基板、 １２・・・ウェル、 １３・・・受光部、 １４・・・信号電荷転送部、 １５・・・絶縁膜、 １６□・・・Ｎ１の転送電極、 １６２・・・第２の転送電極、 １７・・・光シールド層、 １８・・・レジスト。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第５図 Φ　　　Φ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板に２次元的に配列された複数の受光部
   と、これらの受光部に隣接して設けられた複数本の信号
   電荷転送部と、前記基板上の一部に絶縁膜を介して形成
   された第１の転送電極と、前記基板上の一部及び第１の
   転送電極上の一部に絶縁膜を介して形成された第２の転
   送電極とを具備した固体撮像装置において、 第１の転送電極の端部を上部の幅が下部の幅よりも狭ま
   ったテーパ状に形成してなることを特徴とする固体撮像
   装置。
2. （２）半導体基板に複数の受光部を２次元的に配列する
   と共に複数本の信号電荷転送部を配列し、且つ半導体基
   板上の受光部を除く領域に第１及び第２の転送電極を積
   層形成してなる固体撮像装置の製造方法において、 前記基板上に第１の転送電極を形成する工程と、前記基
   板上に第２の転送電極をその一部が第１の転送電極と重
   なるように形成する工程と、前記受光部形成のための開
   口を有するマスクを用い、第１及び第２の転送電極をパ
   ターニングする工程とを含むことを特徴とする固体撮像
   装置の製造方法。