JPH05315588A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその製造方法

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JPH05315588A
JPH05315588A JP4119375A JP11937592A JPH05315588A JP H05315588 A JPH05315588 A JP H05315588A JP 4119375 A JP4119375 A JP 4119375A JP 11937592 A JP11937592 A JP 11937592A JP H05315588 A JPH05315588 A JP H05315588A
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JP
Japan
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electrode
mask material
solid
pattern
layer
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JP4119375A
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English (en)
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Yasuaki Hokari
泰明 穂苅
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】固体撮像装置の電荷転送電極の形成工程を短縮
し、歩留りを向上させるとともに性能を向上させる。 【構成】同一層の電極からなる電荷転送電極群75a,
75bが、0.1〜0.2μmの間隙で互いに分離して
設けられる。電荷転送電極75aはCCDチャネルと直
交するX方向に延長して設けられた当該電極と同層の電
極で互いに接続される。電荷転送電極75bはコンタク
ト穴9を介して1列ごとに配線電極76で接続され、か
つ当該配線電極76は前記電荷転送電極75aを接続す
るX方向に延長して設けられた電極上に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置およびそ
の製造方法に関し、特にCCD型固体撮像装置およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のインタライン転送方式のCCD型
固体撮像装置の例を図6に示す。図6は従来例の平面模
式図であり、11a〜11d,12a〜12dは光電変
換を行うフォトダイオード、21,22は電荷を転送す
るCCDチャネルを示す。この固体撮像装置の動作は概
略の通りである。まず、固体撮像装置上に投影される光
パターン強度に応じた電荷がフォトダイオード11a〜
11d,12a〜12dに蓄積され、所定時間経過後に
蓄積された電荷がフォトダイオード11a〜11d,1
2a〜12dからそれぞれCCDチャネル21,22に
矢印31a〜31d,32a〜32dに示される如く一
括転送され、続いて当該電荷がCCDチャネル21,2
2の出力部に向けて矢印41,42に示す方向に転送さ
れ読み出される。
【0003】図7はCCDチャネルの断面構造を説明す
るための従来例を示す図であり、図6のA−A′相当部
における構造を示す。図に於て、1はn型Si半導体基
板、2はp型ウェル,4はCCDチャネル部となるn型
不純物層,6は絶縁膜,71,72はそれぞれCCDレ
ジスタの電荷転送電極群をなす第1,第2転送電極、1
0は当該電極にパルス電圧を供給する線路,をそれぞれ
示す。第1,第2転送電極は通常はポリシリコンを用い
て形成される。形成の手順として、まず第1転送電極を
形成した後、当該転送電極表面に絶縁膜を形成し、続い
て第1転送電極の間隙部に第2転送電極が設けられる。
【0004】第1転送電極の間隙部に第2転送電極を設
ける理由は、この間隙部に電位のバリアが形成され、電
荷の完全転送が不可能となるためであり、当該間隙部に
第2転送電極を設けバイアスを加えることでバリアの形
成を防止している。シミュレーションの結果では、完全
転送を行わせるにはこの間隙は0.2μm以下とする必
要がある。しかし、現在のフォトエッチング技術では量
産技術のレベルで0.6〜0.8μmであり、このよう
な微細な間隙を持つ転送電極は形成できない。従って間
隙部に第2転送電極を設け電位のバリア形成を防止して
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】CCDの電荷転送電極
を第1転送電極と第2転送電極とから構成するには、第
1転送電極形成後に当該電極表面に絶縁膜を設け、第2
転送電極との絶縁耐圧を得る必要がある。かかる絶縁膜
は、第1転送電極として用いたポリシリコンを熱酸化し
て形成する。しかし、当該膜を例えば0.2μmの厚さ
に設けても膜に漏れ電流が流れ易く、またショート不良
を発生し易く、大面積あるいは多画素の撮像装置では歩
留りが著しく低下するという欠点がある。
【0006】また、電極を低抵抗化すべく例えばWSi
/ポリシリコンの2層構造電極(ポリサイド電極)を用
いようとしても、当該構造電極は熱酸化により0.2μ
m程度の厚い酸化膜を形成することはできず、低抵抗化
できないという欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】完全な電荷転送を行うに
は、第1転送電極の電極間隙を0.2μm以下に設ける
ことであり、これが実現できれば第2転送電極を設ける
必要なない。本発明は現状の量産の露光技術で形成でき
る0.6〜0.8μmの間隙を第1マスク材料で形成し
たのちに、第2のマスク材料を設けこれをドライエッチ
ングすることで、前記第1のマスク材料の側壁に第2の
マスク材料を残すことで、マスク材料の間隙を0.2μ
m以下に狭く設けるものである。また、本発明はかかる
技術を用いた2次元固体撮像装置の構成法を提供するも
のである。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照しながら説明
する。
【0009】図1は本発明になる微細な間隙パターンを
形成する工程を説明するための断面構造図を示す。図に
於て、1は半導体基板、6は絶縁膜、7はポリシリ電
極、61は第1マスク材、62は第2マスク材をそれぞ
れ示す。
【0010】ポリシリ電極で微細な間隙パターンを形成
する手順は次の通りである。まず半導体基板1上に厚さ
500〜700オングストロームの絶縁膜6と厚さ30
00オングストローム程度のポリシリ電極7を設けたの
ちに第1マスク材のパターン61を形成する(図1
(a))。当該第1マスク材は、例えばSiO2 膜やS
3 4 膜あるいはフォトレジスト材料が適しており、
好ましい厚さは0.3〜0.5μmである。また第1マ
スク材パターンの間隙は、量産で使われるステッパーで
無理なく形成できる。0.6〜0.7μmに設ける。
【0011】次に、第2マスク材62が基板表面に設け
られる(図1(b))。当該マスク材は、例えばSiO
2 膜やSi3 4 膜あるいはフォトレジストが適してお
り、好ましい膜圧は0.2〜0.3μmである。
【0012】次に、リアクティブ・イオンエッチング法
により第2マスク材62の平坦部分が除去され、第1マ
スク材61の側壁にのみ第2マスク材62が形成される
(図1(c))。かかる手段により、第1マスク材が形
成された間隙0.6〜0.7μmが、第2マスク材で設
けられた膜厚の2倍、即ち0.4〜0.6μm分だけ狭
められ、結果として0.2〜0.1μmの間隙が形成さ
れる。
【0013】続いて、第1・第2マスク材61,62を
マスクとしてポリシリ電極7が選択的に除去され、0.
2〜0.1μmの微細な間隙を有する電極パターンが形
成される(図1(d))。
【0014】なお、上記説明では電極としてポリシリ電
極を用いたが、本発明はポリシリ電極上にWSiを積層
した構造の電極、あるいはポリシリ電極上にWを積層し
た構造の電極、さらにWやMoなどの金属の単層電極を
用いる場合にも適用できることは明らかである。
【0015】図2は図1で述べた微細な間隙で分離した
電極形成法を2次元固体撮像装置に適用した実施例であ
り電極の構成法を説明する平面図である。
【0016】図に於て、100はフォトダイオード、7
5a,75bは電荷転送電極、76は配線電極、9は電
荷転送電極75と配線電極76とを接続するコンタクト
穴をそれぞれ示す。
【0017】かかる配置の固体撮像装置は、半導体基板
上にフォトダイオード100が設けられ、電荷転送電極
75a,75bが図1で説明した方法で0.1〜0.2
μmの微細電極間隙で分離形成され、全面に絶縁膜が設
けられたのちに配線電極76がコンタクト穴9を介して
電荷転送電極75bに接続される。この時、配線電極7
6は電荷転送電極75a上に図の左右方向に設けること
を特徴としている。
【0018】図3は図2に示すA−A′部分のCCD部
断面の構造を説明する図であり、1はn型半導体基板、
2はp型ウェル、4はCCDチャネルとなるn型不純物
層、6は絶縁膜、75a,75bは電荷転送電極、76
は配線電極、10は電荷転送電極75a,75bに電圧
パルスを供給する線路である。線路10はa〜dの4本
で構成され、電荷転送電極75a,75bは並ぶ順番に
線路10のa〜dに順次接続される。かかる線路10に
は4相の電圧パルスが印加され、いわゆる4相駆動でC
CDチャネル中を電荷が転送される。電荷転送電極75
a,75bの電極間隙は0.1〜0.2μmに形成され
るため、電極間隙部には電位のバリアは形成されず、完
全な電荷転送が行える。なお、当該実施例では、電荷転
送電極75aと75bとしてポリシリ電極,配線電極7
6としてWSiを用いるとして説明したが、本特許はこ
れら材料に制限されるものではない。例えば電荷転送電
極75a,75bの材料としてポリシリ電極上WSiや
MoSiを積層した構造のポリサイド電極,ポリシリ電
極上にWやMoを積層した構造の電極、あるいはWやM
oの単層金属電極のいずれかを用いても良い。また、配
線電極7bとしてMoSiのシリサイドを用いていつ
も、あるいはWやMoの金属電極を用いて良いことは明
らかである。
【0019】図4は本発明になる微細な間隙で分離した
電極形成法と他の2次元固体撮像装置に適用した実施例
であり、電極の構成法を説明する平面図である。図に於
て、図2と同記号は同一機能を有する材料を示す。
【0020】当該実施例での電極配置は、配線電極76
がCCDのチャネル上に、図の上下方向に設けられるこ
とを特徴としている。図5は図4のB−B′部分のCC
D部断面の構造を示す図であり、図に於て5はn型不純
物層4表面に設けられたp型不純物領域を示す。線路1
0はa,bの2本で構成され、転送電極75aと75b
は各々の線路に接続される。かかる線路10a,10b
には2相の電圧パルスが印加され、CCDチャネル中を
いわゆる2相駆動で電荷が転送される。p型不純物領域
5は転送電荷が逆方向に転送されるのを防止する役割を
持つ。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明はCCDの電
荷転送電極の間隙を0.1〜0.2μmに設けることが
できるため、1層の電極層を設けることで2次元CCD
の電荷転送電極が構成できる利点を持つ。このため、電
極形成プロセスが従来の2層から単層と単純化されるた
め装置の低価格化が図れる。また、従来の1−2電極間
の層間膜の耐圧リーク不良が生じないため、歩留りが大
幅に向上させるという利点を有する。また、転送電極材
料としてポリシリ電極上にWSiやWを積層した構造の
電極あるいはWやMoの単層の金属電極が使えるため、
電極の低抵抗化が図れる。これは図2と図4に示した転
送電荷75aのフォトダイオード100間の電極寸法を
さらに狭めることができるため、フォトダイオードの面
積を拡大でき、感度が高くなるという効果を持つ。さら
に電圧パルス波形のなまりが装置内の場所により異ると
いうことが低減できるため画質の画内均一性が向上でき
るという利点を有する。さらに、本実施例では構造を省
略したが第1,第2電極間の絶縁膜が不要となるためフ
ォトダイオード上の絶縁膜が薄く形成できるためCCD
上に設けられる遮光膜CCDへの光の漏れこみ(スミ
ア)が低減するという利点も持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明する工程図である。
【図2】本発明の実施例を説明する平面図である。
【図3】本発明の実施例の要部断面構造図である。
【図4】本発明の他の実施例を説明する平面図である。
【図5】本発明の他の実施例の要部断面構造図である。
【図6】固体撮像装置の原理を説明する図である。
【図7】従来の固体撮像装置の電荷転送電極構造を説明
する図である。
【符号の説明】
1 n型半導体基板 2 p型ウェル 4 n型不純物層 6 絶縁膜 71 第1転送電極 72 第2転送電極 75a,75b 電荷転送電極 76 配線電極 9 コンタクト穴 10 線路 100 フォトダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電荷転送電極が、同一層で設けられた電
    極群イとロからなり、イはCCDチャネルと直交するX
    方向に延長されて設けられた同層の電極パターンにより
    互いに接続された構造であり、またロは互いに分離して
    設けられた電極パターンであり、コンタクト穴を介して
    別層の配線電極で接続され、かつ当該配線電極が前記電
    極イのX方向に延長された電極パターン上に設けられる
    ことを特徴とした電極構造から構成された固体撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 電荷転送電極が、同一層で設けられた電
    極群イとロからなり、イはCCDチャネルと直交するX
    方向に延長されて設けられた同層の電極パターンにより
    互いに接続された構造であり、またロは互いに分離して
    設けられた電極パターンであり、コンタクト穴を介して
    別層の配線電極で接続され、かつ当該配線電極が前記電
    極イのX方向とは直交するY方向に設けられることを特
    徴とした電極構造から構成された固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 電極群イとロを構成する電極材料が、ポ
    リシリコン,ポリシリコン上にWSiやMoSiを積層
    した電極,WSiやMoSiなどのシリサイド単層電
    極,WやMoなどの金属単層電極のいずれかであり、ま
    た配線電極がWSiや,MoSiなどのシリサイド電
    極,WやMoなどの金属単層電極のいずれかであること
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の固体撮像装
    置。
  4. 【請求項4】 電極層上に第1マスク材で間隙の狭いパ
    ターンを設け、次に全面に第2マスク材を設けたのちに
    リアクティブエッチングにより第2マスク材の平坦部分
    を除去することで前記第1のマスク材パターンの側壁に
    のみ第2マスク材を残し、第1マスク材パターンで規定
    されて間隙を狭め、しかるのちに前記電極層を選択的に
    除去し微細間隙を有する電極パターンを形成する工程を
    含むことを特徴とした固体撮像装置の製造方法。
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