JPH0465873A - 固体撮像素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は遮光膜に覆われる転送電極上にシャント用の金
属配線層が形成されるＣＣＤ型の固体撮像素子に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、遮光膜に覆われる転送電極上にシャント用の
金属配線層が形成される固体撮像素子において、その金
属配線層と転送電極のコンタクト用の開口部の側壁に遮
光膜が臨み、且つその側壁には側壁絶縁膜が形成される
構造とすることにより、低スミア化等を実現するもので
ある。

〔従来の技術〕

ＣＣＤイメージ中等の固体撮像素子では、その高解像度
化が進められおり、ＨＤＴＶ用（高精細度テレビジョン
用）では、例えば２００万画素の固体撮像素子が求めら
れている。このような２０Ｏ万画素クラスの固体撮像素
子を低スミア化するために、ＦＩＴ（フレームインター
ライン転送）型とすることが検討されているが、高速な
転送を行うためにアルミニューム配線層等の裏打ち配線
（いわゆるシャント用の配線）が必要とされている。こ
のシャント用の配線層は、垂直転送部上の複数箇所で転
送電極にコンタクトが行われる金属配線層であり、これ
によって転送電極の低抵抗化が行われる。

また、このシャント用の配線層を形成する技術に伴って
、そのシャント用の配線層を直接、基板上の転送電極に
コンタクトした時の仕事関数の変動を防止するために、
転送電極上に第３層目のポリシリコン層を形成する技術
も知られており、例えば、特開平２−８７５７４号公報
に開示される技術がある。

第７図は従来の固体撮像素子の垂直転送部の構造を示す
断面図であり、シリコン基板１００上に、転送電極とし
て第１．第２層目のポリシリコン層１０１が形成される
。これらポリシリコン層１０１上には、第３層目のポリ
シリコン層１０２が形成される。これら各ポリシリコン
層１０１，１０２は、眉間絶縁１１１１０３に被覆され
、その層間絶縁膜１０３上にはアルミニューム膜からな
る遮光膜１０４が形成される。そして、その遮光膜１０
４上に眉間絶縁膜１０５を介してシャント用のアルミ配
線層１０６が形成されている。このアルミ配線層１０６
は、眉間絶縁膜１０５に設けられたコンタクトホール１
０７を介して第３層目のポリシリコン層１０２に接続さ
れ、第３層目のポリシリコン層１０２は第１、第２Ｎ目
のポリシリコン層１０１に図示しない異なる位置でコン
タクトされる。そのコンタクト部分では垂直電荷転送部
を覆う遮光膜１０４は絶縁を図るための窓部１０８を有
している。このようにシャント用のアルミ配線層１０６
によって低抵抗化されているため、第１、第２層目のポ
リシリコン層１０１によって高速転送が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、第７図に示す構造の転送電極では、次のよう
な課題が生ずる。

すなわち、遮光膜１０４は、コンタクトホール１０７の
領域で窓部１０Ｂを形成する必要があるが、この窓部１
０８が広めに形成された場合では、遮光能力が低下し、
それがスミア等の原信号につながる。また、逆に遮光ｌ
９１０４とアルミ配線層１０６の距離が近づき過ぎると
、絶縁耐圧が取れなくなる。

そこで、本発明は、上述の技術的な課題に鑑み、十分な
遮光特性が得られると共に、加工精度の面からも確実な
素子の製造ができるような固体撮像素子の提供を目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、
電荷を転送する転送電極が基板上に設けられ、その転送
電極を覆う遮光膜が形成されると共に上記転送電極上に
シャント用の金属配線層が形成される。その転送電極は
、半導体基板に薄い絶縁膜を介して形成された第１及び
第２の電極層と、これら第１及び第２の電極層と上記金
属配線層の間に接続され且つ該第１及び第２の電極層上
に形成される配線層からなる構造であっても良い。

そして、本発明の固体撮像素子は、上記金属配線層と転
送電極のコンタクト用の開口部の側壁に上記遮光膜が臨
み、且つその側壁には側壁絶縁膜が形成されていること
を特徴とする。

〔作用〕

コンタクト用の開口部の側壁に遮光膜が臨む構造とする
ことで、コンタクト用の開口部の形成時に整合的に遮光
膜自体を加工することができる。

その結果、遮光膜が開口部の側壁まで十分に覆うことと
なり、遮光特性が向上すると共に微細加工にも有利とな
る。側壁絶縁膜を遮光膜が臨む側壁に形成することで、
シャント用の金属配線層との間の絶縁耐圧を確保するこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例 本実施例は、ＦＩＴ型のＣＣＤイメージヤの例であり、
そのシャント用のアルミ配線層の第３層目のポリシリコ
ン層へのコンタクトホールに、サイドウオール絶縁膜が
形成された構造を有する例である。

初めに、全体の構造について簡単に第３図を参照して説
明すると、本実施例のＣＣＤイメージヤは、ＦＩＴ型の
構造を有しており、受光して信号電荷を発生させる受光
部３１がマトリクス状に配列される。これら受光部３１
の垂直列毎に、信号電荷を転送するための垂直電荷転送
部３２が配設される。これら受光部３１と垂直電荷転送
部３２で撮像部３３が構成される。各垂直電荷転送部３
２に連続して第２垂直電荷転送部３４が形成される。こ
の第２垂直電荷転送部３４は、電荷を蓄積するための蓄
積部３５を構成し、撮像部、３３からの信号電荷の高速
転送により低スミア化がなされる。そして、その蓄積部
３５で一時蓄積された電荷が２本の水平電荷転送部３６
．３６に転送され、出力部３７．３７を介して読み出さ
れる。

次に、第２図を参照して、その撮像部３３の平面レイア
ウトについて説明する。この第２図の撮像部３３には、
２本の垂直電荷転送部３２．３２があり、これら２本の
垂直電荷転送部３２．３２の間の領域には、複数の受光
部３１が垂直方向（図中Ｖ方向）に並んで設けられてい
る。これら受光部３１上には、遮光膜９が矩形状に開口
されている。上記垂直電荷転送部３２．３２には、それ
ぞれ半導体基板上にゲート絶縁膜を介して第１層目のポ
リシリコン層からなる第１転送電極１と第２層目のポリ
シリコン層からなる第２転送電極２が■方向で交互に形
成されており、これら第１転送電極ｌと第２転送電極２
は図中Ｈ方向に延在されている。第１転送電極１の■方
向の端部は、第２転送電極２の端部が薄い絶縁膜を介し
て重られており、■方向に並ぶ２つの受光部３１の間の
領域で各転送電極１．２は細いパターンとされながら、
Ｈ方向に延在されている。なお、図中、第１層目のポリ
シリコン層にかかる第１転送電極１を一点鎖線で示す、
第２層目のポリシリコン層にかかる第２転送電極２を実
線で示す。これら各第１転送電極１と第２転送電極２に
は、例えば４相の転送信号がそれぞれ供給される。これ
ら転送信号が次に説明する第３層目のポリシリコン層３
と、シャント用のアルミ配線層によって供給されるため
、十分な高速転送が可能である。

各垂直電荷転送部３２．３２には、図中散点領域で示す
第３層目のポリシリコン層３が形成される。この第３層
目のポリシリコン層３のパターンは、■方向を長手方向
とする帯状のパターンである。この第３層目のポリシリ
コン層３は、コンタクトホール５を介して第１転送電極
１若しくは第２転送電極２に接続される。詳しくは第３
層目のポリシリコン層３の底面がコンタクトホール５を
介して第１転送電極１若しくは第２転送電極２の表面に
接続される。さらに、第３層目のポリシリコン層３は、
コンタクトホール６を介して図示しないアルミ配線層と
接続される。そして、そのコンタクトホール６の側壁に
遮光膜９が臨み、且つその側壁７にサイドウオール絶縁
膜８が形成されるために、十分な遮光特性を得ることが
でき、微細加工にも有利である。

第１図は第２図のＩ−１線断面であり、本実施例の垂直
電荷転送部を示す。この垂直電荷転送部では、シリコン
基Ｉｌｌ上に薄いゲート絶縁膜１２を介して第２転送電
極２が形成されている。この第２転送電極２上には、酸
化ｌｌ１１３を介して第３層目のポリシリコン層３が形
成されている。これら第２転送電極２と第３層目のポリ
シリコン層３を覆うように、層間絶縁膜１４が形成され
ており、さらにその眉間絶縁膜１４を覆って遮光膜９が
形成されている。この遮光膜９は、アルミニューム膜か
らなり、受光部３１の周囲や垂直電荷転送部３２を覆っ
て形成されているが、コンタクトホール６の側壁７で切
断され、この側壁７に臨むような構造となっている。側
壁７は基板に対して略垂直の面を有しており、その側壁
７に酸化膜等をエッチバックして得られたサイドウオー
ル絶縁膜８．８が形成されている。そして、コンタクト
ホール６のサイドウオール絶縁膜８．８の内側で、シャ
ント用のアルミ配線層４が第３層目のポリシリコン層３
の表面に接続される。このアルミ配線層４は遮光膜９上
の層間絶縁膜１５上に延在される。

このような構造によって、本実施例のＣＣＤイメージヤ
は、コンタクトホール６の側壁７に遮光膜９が臨む構造
とされ、そのコンタクトホール６と整合的に遮光膜９に
窓部が形成されることになり、従来のように、別個に窓
明けして位置合わせする構造に比較して、遮光特性が向
上する。また、側壁７に遮光膜９が臨むような構造であ
っても、サイドウオール絶縁膜８，８によって絶縁耐圧
が確保されるため、微細加工に有利である。

次に、第４図ａ〜第４図ｆを参照しながら、その製造方
法の一例について説明する。

まず、第４図ａに示すように、シリコン基板４■上にゲ
ート絶縁膜４２が形成され、そのゲート絶縁膜４２上に
第１転送電極若しくは第２転送電極となる第１若しくは
第２層目のポリシリコン層４３が形成される。このポリ
シリコン層４３は層間絶縁膜４４に被覆され、その層間
絶縁膜４４上には第３層目のポリシリコン層４５が形成
される。

この第３層目のポリシリコン層４５が、後述するシャン
ト用のアルミ配線層と前記ポリシリコン層４３の間に介
在し、転送信号がポリシリコン層４３に供給される。第
３層目のポリシリコン層４５上には、ポリシリコン層４
５を酸化した酸化膜とＰＳＧ膜からなる眉間絶縁膜４６
が設けられ、その眉間絶縁膜４６上に遮光膜４７が形成
される。

遮光膜４７は第１層目のアルミニューム膜からなり、垂
直電荷転送部や受光部の周囲さらに蓄積部の表面等を覆
う。ここで特に遮光膜４７は、シャント用のアルミ配線
層と第３層目のポリシリコン層４５のコンタクト領域上
も覆うように形成される。従って、コンタクトホールの
形成時にセルファラインで側壁に遮光膜４７が臨むこと
になる。

このような遮光膜４７上には、平坦化膜４８が形成され
る。

次に、第４図すに示すように、シャント用のアルミ配線
層と第３層目のポリシリコン層４５のコンタクトのため
のコンタクトホール４９を形成する。このコンタクトホ
ール４９は、平坦化膿４８をマスクを用いた異方性エツ
チング（ＲＩＥ）を行い、次に、遮光膜４７を異方性エ
ツチング（ＲＩＥ）することで形成される。その遮光膜
４７をオーバーエツチングすることで、その遮光膜４７
の下層の眉間絶縁膜４６の一部も削られる。このような
エツチングの結果、コンタクトホール４９の側壁５０に
は、整合的に遮光膜４７の断面が臨むことになる。

次に、第４図Ｃに示すように、コンタクトホール４９を
含む全面にプラズマシリコン酸化膜やプラズマシリコン
窒化膜等の絶縁膜５１を形成する。

この絶縁膜５１は、特にステップカバレージに優れるＴ
Ｅ０１を用いた絶縁膜でも良い。この絶縁膜５１は、コ
ンタクトホール４９内では、その底面から側壁５０に亘
って形成され、該側壁５ｏに臨んでなる遮光膜４７を十
分に被覆する。しかも、この絶縁膜５１は全面に形成さ
れることがら、どこにコンタクトホール４９が形成され
ていても確実に遮光膜４７はその側壁５０で確実に被覆
される。

次に、第４図ｄに示すように、全面に形成された絶縁膜
５１のエッチバックが行われる。その結果、コンタクト
ホール４９の側壁５０には、絶縁膜５１の一部が残存し
、サイドウオール絶縁膜５１ａが側壁５０を被覆するこ
とになる。このサイドウオール絶縁膜５１ａは確実に側
壁５ｏに形成されるため、絶縁耐圧が確保される。コン
タクトホール４９の底部では、絶縁膜５１のエッチハッ
ク時に同時に第３層目のポリシリコン層４５０表面が露
出する。また、このエッチバック時に平坦化も進行する
。

続いて、露出した第３層目のポリシリコン層４５に直接
シャント用のアルミ配線層を形成することも可能である
が、第４図ｅに示すように、選択タングステン法により
コンタクトホール４９にタングステン層５２を埋めても
良い。

次に、第４図ｆに示すように、全面にアルミ配線層５３
が形成され、このアルミ配線層５３がシャント配線のパ
ターンにパターニングされる。このパターニングされた
アルミ配線層５３は、垂直電荷転送部上を延在され、上
記コンタクトホール４９ではタングステン層５２に接続
される。

このような製造方法によって製造される本実施例のＣＣ
Ｄイメージヤは、アルミ配線層５３のコンタクトホール
４９の側壁５０に整合的に遮光膜４７が形成されるため
、十分に遮光膜４７を第３層目のポリシリコン層４５が
覆われるように形成でき、従って、遮光特性が向上し、
低スミア化を図ることができる。

また、側壁５０に対してセルファラインでサイドウオー
ル絶縁膜５１ａが形成されるため、絶縁耐圧を確保する
ことができ、特に微細加工に有利である。

なお、本実施例のＣＣＤイメージヤは、シャントするた
めの配線をアルミ配線層として、転送電極をポリシリコ
ン層としたが、他の高融点金属ポリサイド等の膜を配線
層としても良い。

第２の実施例 本実施例のＣＯＤイメージヤは、第１の実施例の変形例
であり、遮光膜に反射防止膜を形成した例である。

その構造を第５回に示す。なお、全体的な構造は第１の
実施例と同様である。また、第１の実施例と同じ部分に
ついては、第１図のものと同し引用符号を用い、その説
明を簡略化のために省略する。

本実施例のＣＣＤイメージヤは、その遮光膜９の表面及
び裏面に反射防止膜６１．６１が形成される。この反射
防止膜６１．６１としては、Ｔｉ０Ｎ、ＴｉＮ或いはこ
れらの多層膜等を用いることができる。また、他の導電
性の膜であっても良い。

このような反射防止膜６１を遮光膜９の表面及び裏面に
形成することで、遮光膜９の表面や裏面での多重反射に
よる入射光がレジスタ等に飛び込むような弊害が未然に
防止される。従って、低スミア化がなされることになる
。

第３の実施例 本実施例は、第２の実施例のさらに変形例であり、シャ
ント用のアルミ配線層４の裏面にも反射防止膜６２を形
成した例である。なお、第２の実施例と同じ部分につい
ては、第５図のものと同じ引用符号を用い、その説明を
簡略化のために省略する。

この実施例のＣＣＤイメージヤでは、アルミ配線層４の
裏面にも反射防止膜６２が形成される。

この反射防止膜６２としては、前記反射防止膜６１と同
様の材料を用いることができる。

このようにアルミ配線層４の裏面に反射防止膜６２を形
成した場合では、遮光膜９とアルミ配線層４の間の眉間
絶縁膜１５で多重反射しながら、入射してくる光を抑制
することができる。従って、−層の低スミア化が可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明の固体撮像素子は、上述のように、シャント用の
金属配線層と転送電極のコンタクト用の開口部の側壁に
、遮光膜が臨むように形成されるため、その遮光特性を
向上させることができ、低スミア化を図ることができる
。また、本発明の固体撮像素子は、その側壁に側壁絶縁
膜が形成されるため、セルファラインで絶縁耐圧を確保
することができ、特に微細化を図る場合に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像素子の一例の要部断面図、第
２図はその一例の撮像部の平面図、第３図は上記−例の
全体の構造を示すブロック図、第４図ａ〜第４図ｆは本
発明の固体撮像素子の一例をその工程に従って説明する
ためのそれぞれ工程断面図、第５図は本発明の固体撮像
素子の他の一例の要部断面図、第６図は本発明の固体撮
像素子のさらに他の一例の要部断面図、 第７図は従来の 固体撮像素子の一例を示す要部断面図である。 ２・・・転送電極 ３・・・第３層目のポリシリコン層 ４・・・アルミ配線層 ７・・・側壁 ８・・・サイドウオール絶縁膜 ９・・・遮光膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電荷を転送する転送電極が基板上に設けられ、そ
   の転送電極を覆う遮光膜が形成されると共に上記転送電
   極上にシャント用の金属配線層が形成される固体撮像素
   子において、 上記金属配線層と転送電極のコンタクト用の開口部の側
   壁に上記遮光膜が臨み、且つその側壁には側壁絶縁膜が
   形成されていることを特徴とする固体撮像素子。
2. （２）上記転送電極は、半導体基板に薄い絶縁膜を介し
   て形成された第１及び第２の電極層と、これら第１及び
   第２の電極層と上記金属配線層の間に接続され且つ該第
   １及び第２の電極層上に形成される配線層からなること
   を特徴とする固体撮像素子。