JPH064596Y2 - 電荷結合型固体撮像装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本考案は、ビデオカメラ、モニタカメラ等の撮像部分に
利用される電荷結合型固体撮像装置に関する。

(ロ)従来の技術 半導体基板の一平面に、光学像を受光して光電変換動作
し電荷像を得る撮像部を配置した固体撮像装置は、上記
撮像部が配置された半導体基板の同一平面に光入射を遮
断した遮光部を備える。斯る遮光部の一例として上記撮
像部を光学的に区画すべく当該撮像部の外周を包囲する
光学的黒部が設けられている。

特公昭６０−６１４７号公報等に開示された先行技術
は、撮像部と遮光部との光学的な区画を、当該遮光部表
面にアルミニウム膜を選択的に形成して光入射を遮断す
る構造を開示する。

然し乍ら、アルミニウム膜の遮光能力はその膜質及び膜
厚等に大きく依存し、遮光能力不足に陥り易いという問
題点を持つ。即ち、微細加工を必要とする固体撮像装置
のアルミニウム膜は、シリコン半導体基板の浅い拡散層
とコンタクトし、オーミック性を良くするために熱処理
が施され、そのとき半導体基板のシリコンの一部がアル
ミニウム膜中に溶け出すために、予めシリコンがアルミ
ニウムの溶解度（例えば４００℃で０．２５重量％、４
５０℃で０．５重量％、５００℃で０．８重量％）より
多めに含有せしめられている（日経マイクロデバイス１
９８５年９月号第７１頁乃至第８６頁）。従って、この
ような配線兼用のシリコン含有アルミニウム膜を遮光膜
として用いると、配線の微細加工等による制約により膜
厚を大きくすることができず、またコンタクトのオーミ
ック性の改善や、膜堆積時の放射線損傷の回復のために
熱処理が施されると、当該熱処理により膜中のシリコン
が析出し、その結果、粒径１μｍ程度のシリコン粒子を
形成して斯るシリコン析出箇所の遮光能力の低下を招く
原因となっている。

斯る問題点の解決法として、アルミニウム配線層の上に
層間絶縁膜を形成し、そして更にその絶縁膜上にアルミ
ニウム等の金属遮光膜を重畳する構造が考えられるもの
の、この構造では配線層と遮光膜が絶縁膜を挾んで対向
するために容量成分を形成する。電荷結合型の固体撮像
装置は多大の容量を持つゲートに高周波クロックを印加
する必要があるために、クロックドライブ回路にとって
は負荷が大きい。従って、上記遮光膜によって負荷が更
に増大するという新たな問題を生じる。

(ハ)考案が解決しようとする問題点 本考案は上述の如く遮光部が遮光能力不足に陥り易く、
また層間絶縁膜を介して金属遮光膜を設けると遮光能力
不足は解消するものの、新たに容量性負荷が増加すると
いう問題点を解決しようとするものである。

(ニ)問題点を解決するための手段 本考案は上記問題点を解決するために、光入射により光
電変換動作する半導体基板、該基板の表面に配線された
金属配線層、該金属配線層を覆う層間絶縁膜、該絶縁膜
上に設けられ半導体基板への光入射を部分的に遮断する
金属遮光膜からなり、上記金属配線層と金属遮光膜を非
対向に配置したことを特徴とする。

(ホ)作用 上述の如く金属遮光膜を金属配線層に対して非対向に配
置することによって、上記金属遮光膜は金属配線層と相
俟って容量成分を実質的に形成することなく十分な遮光
能力を具備する。

(ヘ)実施例 第１図は本考案固体撮像装置の一実施例の要部断面を示
し、(1)は撮像部(A)と非撮像部(B)を同一平面に備えた
シリコン等の半導体基板、(2)は該半導体基板(1)の表面
を覆いゲート酸化膜、表面保護膜等として作用する酸化
膜、(3)(3)…は上記酸化膜(2)上に選択形成されたポリ
シリコンからなるゲート電極で、該ゲート電極(3)(3)…
は光学像を撮像する撮像部(A)のみならず暗状態時の参
照信号（ブラックレベル信号）を形成すべく非撮像部
(B)の撮像部側界面の光学的黒部(C)にも設けられてい
る。(4)は上記ゲート電極(3)(3)…を覆うシリコン窒化
膜からなる透光性の第１層間絶縁膜、(5)は該第１層間
絶縁膜(4)の非撮像部(B)に設けられたシリコンを含むア
ルミニウムからなる金属配線層、(6)は該金属配線層を
覆うシリコン窒化膜からなる透光性の第２層間絶縁膜、
(7)は該第２層間絶縁膜(6)上の非撮像部(B)に選択的に
設けられ半導体基板(1)への光入射を部分的に遮断する
純粋なアルミニウム等の遮光性に富む金属材料からなる
金属遮光膜である。

而して、本考案固体撮像装置の特徴は上記遮光性に富む
金属遮光膜(7)の形態にある。即ち、従来配線を兼用し
た金属膜のみにより遮光を施そうとすると、配線の微細
加工等の制約から十分な膜厚を得ることができず遮光能
力の低下を招いていた。それに対し本考案実施例の金属
遮光膜(7)は配線を兼ねず遮光専用膜である。従って、
遮光のみを目的とし、電気配線との兼用を考慮する必要
性がないことから膜厚を約１．５〜２．０μｍ更にはそ
れ以上と十分な遮光能力を持つ値とすることができると
共に、シリコンを含有しない純粋なアルミニウムの使用
も可能となる。そして、上記金属遮光膜(7)は金属配線
層(5)との容量性負荷の形成を防止すべく、非対向に配
置されている。即ち、金属遮光膜(7)は金属配線層(5)に
対して非対向配置されることにより容量成分を形成する
に至らない。

このような構成において、光学像の光入射を受けると撮
像部(A)にあっては半導体基板(1)の光電変換動作により
電荷像が得られ、当該電荷像はゲート電極(3)(3)…に印
加されるクロックパルスに基づき図示していない蓄積部
及び／又は水平読出転送部に転送される。非撮像部(B)
に対する光入射は、金属遮光膜(7)の存在箇所にあって
は当該金属遮光膜(7)が遮光動作し、斯る金属遮光膜(7)
が欠落する箇所にあっては下層の金属配線層(5)が遮光
を担当する。斯る金属配線層(5)の遮光能力は金属遮光
膜(7)より劣る。ところが、非撮像部(B)における金属配
線層(5)が遮光を担当する面積割合は、金属遮光膜(7)の
遮光面積割合より遥かに小さく、しかも暗状態時の参照
信号であるブラックレベル信号を形成する光学的黒部
(C)は金属遮光膜(7)により覆われているので、少なくと
も光学的黒部(C)の遮光は遮光能力不足とはならない。

(ト)考案の効果 本考案固体撮像装置は以上の説明から明らかな如く、金
属遮光膜を金属配線層に対して非対向に配置することに
よって、上記金属遮光膜は金属配線層と相俟って容量成
分を実質的に形成することなく十分な遮光能力を具備す
るので、遮光能力不足と容量性負荷の増大を同時に解決
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案固体撮像装置の一実施例の要部を示す断
面図である。 (1)…半導体基板、(3)…ゲート電極、(5)…金属配線
層、(6)…第２層間絶縁膜、(7)…金属遮光膜、(A)…撮
像部、(B)…非撮像部、(C)…光学的黒部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像部とこの撮像部に隣接して設けられた
   非撮像部を備えた半導体基板と、 この半導体基板上に形成された酸化膜と、 この酸化膜上の前記撮像部および非撮像部内のブラック
   レベル信号を形成する光学的黒部に対応する領域に設け
   られたゲート電極と、 このゲート電極を含む前記半導体基板上に設けられた第
   １層間絶縁膜と、 この第１層間絶縁膜の非撮像部に対応する領域に設けら
   れたシリコンの含有したアルミニウムよりなる金属配線
   層と、 この金属配線層を含む前記半導体基板上に設けられた第
   ２層間絶縁膜と、 この第２層間絶縁膜の前記金属配線層が設けられた領域
   を除いた前記非撮像部に対応する領域に設けられた遮光
   専用の金属遮光膜と、を有し、 前記金属遮光膜の欠落した非遮光の領域は、前記金属配
   線層が遮光することを特徴とした電荷結合型固体撮像装
   置。