JPH09293851A - 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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JPH09293851A
JPH09293851A JP8102394A JP10239496A JPH09293851A JP H09293851 A JPH09293851 A JP H09293851A JP 8102394 A JP8102394 A JP 8102394A JP 10239496 A JP10239496 A JP 10239496A JP H09293851 A JPH09293851 A JP H09293851A
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JP
Japan
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layer
photoresist pattern
vertical transfer
transfer electrode
forming
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Application number
JP8102394A
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English (en)
Inventor
Noboru Kokusenya
昇 国仙谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直転送電極を2層で構成でき、順次走査可
能な固体撮像装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板4中のP型領域5と第1層目
の垂直転送電極2と第2層目の垂直転送電極3とのそれ
ぞれの下層に濃度差をもつN型領域6が形成され、半導
体基板4の面上には、酸化膜7、シリコン窒化膜8およ
び薄い酸化膜9が積層形成され、この上に、第1層目の
垂直転送電極2を形成し、この第1層目の垂直転送電極
表面を覆うように形成した酸化膜10を介して第2層目
の垂直転送電極が形成されている。これにより、段差の
少ない2層構成の垂直転送電極が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は順次走査または全画
素読み出しが可能な固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置は、小型軽量、長寿命、低
消費電力、対振性良好などの特長を有しており、ビデオ
カメラ用として、民生用は勿論、放送など業務用にも広
く用いられている。また、近年のマルチメディア分野の
進展にともなって、固体撮像装置は、デジタルスチルカ
メラにも、応用されるようになってきている。このよう
な背景のもと、これまで主流であった飛び越し走査に比
べて、垂直解像度が高く、また、コンピュータとの親和
性が良い、順次走査が可能な固体撮像装置が強く要望さ
れるようになってきている。
【0003】以下、従来の順次走査が可能な固体撮像装
置について説明する。図5は従来の固体撮像装置の概略
構成図である。この固体撮像装置は、基本的には、光電
変換素子1、CCDなどの電荷転送素子を用いた垂直転
送部13、CCDなどを用いた水平転送部14、出力部
15で構成されている。光電変換素子1に入射した光は
光電変換されて信号電荷を形成し、この信号電荷が光電
変換素子1に蓄積され、走査時間毎に読み出される。光
電変換素子1から読み出された信号電荷は混合すること
なく垂直転送部13を図面の下方向に垂直転送され、次
に水平1列ごとに信号電荷が水平転送部14に読み出さ
れ水平転送された後、出力部15から出力される。
【0004】図4は、従来の固体撮像装置の光電変換素
子と垂直転送部とを、より詳細に示した平面図である。
垂直転送部は第1層目の垂直転送電極2、第2層目の垂
直転送電極3および第3層目の垂直転送電極11で構成
され、これらの垂直転送電極は光電変換素子1の上下の
間隙を介して水平方向の他の垂直転送電極と共通化され
ている。図3は図4の中の垂直転送部における図中の符
号でB−B’部の断面構成図である。
【0005】構成要素としては、2は第1層目の垂直転
送電極、3は第2層目の垂直転送電極、4は基板、5は
P型領域、6はN型領域、7は酸化膜、8はシリコン窒
化膜、9は酸化膜、10は酸化膜、11は第3層目の垂
直転送電極、12は酸化膜である。
【0006】前記基板4はN型シリコン基板である。製
造工程順に言うと、まず、この基板4中に基板主面から
選択拡散によりP型領域5を形成する。ついで、このP
型領域5中に基板4の主面から選択拡散によりN型領域
6を形成する。さらに、基板4の主面上には、酸化膜7
を形成する。さらに、酸化膜7上にはシリコン窒化膜8
を形成し、シリコン窒化膜8上には薄い酸化膜9を形成
する。
【0007】次に、減圧CVDによって第1層目の垂直
転送電極2を成長させてドライエッチング工程で第1層
目の垂直転送電極2を形成し、第1層目の垂直転送電極
2の表面を覆うように酸化膜10を形成する。次に、減
圧CVDによって第2層目の垂直転送電極3を成長させ
てドライエッチング工程で第2層目の垂直転送電極3を
形成する。
【0008】次に、第2層目の垂直転送電極3の表面を
覆うように酸化膜12を形成し、ついで、減圧CVDに
よって第3層目の垂直転送電極11を成長させてドライ
エッチング工程で第3層目の垂直転送電極11を形成す
る。
【0009】このような構成の固体撮像装置に位相が1
/3ずつずれた垂直駆動パルスを垂直転送電極2、3お
よび11に印加することにより、光電変換素子1の信号
電荷を、混合することなく、独立に垂直転送する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、垂直転送電極を3層形成する必要がある
ため、製造工程が多くなり、また光電変換素子と垂直転
送電極の段差が大きくなり遮光層の形成が困難であると
いう課題を有していた。
【0011】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、垂直転送電極を2層で構成できる順次走査可能な固
体撮像装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像装置は、垂直転送部が各光電変換
素子それぞれに対し連続する2つの垂直転送電極からな
る単位垂直転送電極群と、それぞれの垂直転送電極下層
の半導体表面の不純物濃度が異なる濃度に形成されてい
る。これにより、垂直転送電極2層で、順次走査可能な
固体撮像装置が実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、半導体基板上に、2次元的に配置された複数個の光
電変換素子と前記光電変換素子に隣接し光電変換素子か
ら読み出した信号電荷を垂直転送する垂直転送部と、前
記垂直転送部から転送した信号電荷を水平転送する水平
転送部とを有する固体撮像装置であって、前記垂直転送
部は各光電変換素子それぞれに対し連続する2つの垂直
転送電極からなる単位垂直転送電極群で構成したもので
あり、各光電変換素子の信号電荷を、混合することな
く、独立に垂直転送できるという作用を有する。
【0014】本発明の請求項2に記載の発明は、半導体
基板上に、2次元的に配置された複数個の光電変換素子
と前記光電変換素子に隣接し光電変換素子から読み出し
た信号電荷を垂直転送する垂直転送部と、前記垂直転送
部から転送した信号電荷を水平転送する水平転送部とを
有する固体撮像装置であって、半導体基板上に絶縁膜を
形成する工程と、前記絶縁膜上に第1層目の電荷転送電
極を形成する工程と、前記第1層目の電荷転送電極上に
第1のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記
第1のフォトレジストパターンをマスクとしてイオン注
入を行う工程と、前記第1のフォトレジストパターンを
除去せずに、第2のフォトレジストパターンを形成する
工程と前記第1のフォトレジストパターンと前記第2の
フォトレジストパターンとをマスクとしてドライエッチ
ングにより前記第1層目の電荷転送電極を形成する工程
と、前記第1のフォトレジストパターンと前記第2のフ
ォトレジストパターンとを除去したのち、第3のフォト
レジストパターンを形成し、前記第3のフォトレジスト
パターンをマスクとしてイオン注入を行う工程と前記第
3のフォトレジストパターンを除去したのち、層間絶縁
膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に第2層目の電
荷転送電極を形成する工程と、前記第2層目の電荷転送
電極上に第4のフォトレジストパターンを形成し、前記
第4のフォトレジストパターンをマスクとして、ドライ
エッチングにより前記第2層目の電荷転送電極を形成す
る工程とを備えたものであり、この製造方法により製造
期間が短縮でき、かつ低コスト化が実現できる。また、
各光電変換素子の信号電荷を混合することなく独立に垂
直転送できるという作用を有する。
【0015】本発明の請求項3に記載の発明は、前記第
1層目の電荷転送電極と前記第2層目の電荷転送電極を
高融点金属で形成した固体撮像装置であり、転送電極の
低抵抗化を図れることにより、高速駆動および低電圧化
ができるという作用を有する。
【0016】本発明の請求項4に記載の発明は、前記第
1の電荷転送電極と前記第2の電荷転送電極を高融点金
属の蒸着で形成する固体撮像装置の製造方法であり、こ
の製造方法により、製造期間が短縮でき、かつ低コスト
化が実現でき、また、各光電変換素子の信号電荷を、混
合することなく、独立に垂直転送でき、さらに転送電極
の低抵抗化を図れることにより、高速駆動および低電圧
化ができるという作用を有する。
【0017】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図2は、本発明の第1の実施の形態に
おける固体撮像装置を説明するための平面構成図であ
り、図1は、図2のA−A’の断面図である。
【0018】構成要素としては、図中の符号で、1は光
電変換素子、2は第1層目の垂直転送電極、3は第2層
目の垂直転送電極、4はN型シリコン基板、5はP型領
域、6はN型領域、7は酸化膜、8はシリコン窒化膜、
9は酸化膜、10は酸化膜を示す。
【0019】なお図2に示す光電変換素子は、実際に
は、水平948個×垂直486個を一例とするように、
数多くの光電変換素子が配列されている。垂直転送部は
第1層目の垂直転送電極2と第2層目の垂直転送電極3
とを単位として構成され、垂直転送電極2は、光電変換
素子1の上下の間隙を介して水平方向の他の垂直転送部
と共通化されている。図1に示すように、第1層目の垂
直転送電極2の下層の半導体基板表面に不純物濃度の異
なるN-型領域6およびN+型領域6´が形成されてお
り、また第2層目の垂直転送電極3の下層の半導体基板
表面にも不純物濃度の異なるN-型領域6およびN+型領
域6´が形成されている。以上のような構成により順次
走査が可能であり、図1および図2に示すように、垂直
転送電極を2層で構成できるため、製造工程数を削減で
き、さらに光電変換部と垂直転送部との段差を軽減でき
る。
【0020】(実施の形態2)固体撮像装置の製造方法
について図面を参照しながら説明する。
【0021】図6〜図10は本発明の固体撮像装置の製
造方法を各工程段階順に示したものである。
【0022】構成要素としては、図中の符号で、2は第
1層目の垂直転送電極、3は第2層目の垂直転送電極、
4はN型シリコン基板、5はP型領域、6はN型領域、
7は酸化膜、8はシリコン窒化膜、9は酸化膜、10は
酸化膜、12は酸化膜、16は第1のフォトレジストパ
ターン、17はリン、18は第2のフォトレジストパタ
ーン、19は第3のフォトレジストパターン、20はボ
ロン、21は第4のフォトレジストパターンを示す。
【0023】まず、図6に示すように、この基板4中に
主面から拡散導入によりP型領域5を形成する。このP
型領域5中に基板4の主面から拡散導入によりN型領域
6を形成する。N型領域6上には、酸化膜7が形成され
ている。酸化膜7上にはシリコン窒化膜8が形成されて
いる。シリコン窒化膜8上には薄い酸化膜9が形成され
ている。
【0024】次に、図7に示すように、減圧CVDによ
って第1層目の垂直転送電極2を成長させる。しかるの
ちに第1のフォトレジストパターン16を形成し、この
第1のフォトレジストパターン16をマスクとしてリン
(P)イオン17を注入して、N+型領域6を形成す
る。
【0025】次に、図8に示すように、第1のフォトレ
ジストパターン16を除去せずにさらに第2のフォトレ
ジストパターン18を形成し、この第1のフォトレジス
トパターン16と第2のフォトレジストパターン18と
をマスクとしてドライエッチング工程で第1層目の垂直
転送電極2を形成する。
【0026】次に、第1のフォトレジストパターン16
と第2のフォトレジストパターン18とを除去し、図9
に示すように、第3のフォトレジストパターン19を形
成する。この第3のフォトレジストパターン19と垂直
転送電極2とをマスクとしてボロン(B)イオン20を
注入して、N-型領域を形成する。図9においてボロン
(B)イオンを注入する場合、第1の垂直転送電極2を
用いてセルフアラインメントで行うことにより、電荷の
垂直転送が容易に行えるように所定の不純物分布領域に
形成される作用がある。
【0027】次に、図10に示すように、第3のフォト
レジストパターン19を除去したのち、第1層目の垂直
転送電極2の表面を覆うように酸化膜10を形成する。
次に、減圧CVDによって第2層目の垂直転送電極3を
成長させ、第4のフォトレジストパターン21を形成す
る。
【0028】次に、この第4のフォトレジストパターン
21をマスクとしてドライエッチング工程で図11に示
すように、第2層目の垂直転送電極3を形成する。
【0029】実施の形態において、第1層目の垂直転送
電極2および第2層目の垂直転送電極3は、電圧を印加
することにより、下層の半導体基板に電界をかけ電荷転
送を行うもので、導電性物質により構成されている。導
電性物質としては、低抵抗のものほどよく、例えばポリ
シリコンに不純物をドープしたもの、金属あるいは金属
化合物が使用でき、とりわけ、金属および金属化合物と
してはタングステンなどの高融点金属が耐熱性の点で好
ましい。
【0030】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置によれば、垂直転
送部が各光電変換素子それぞれに対し連続する2つの垂
直転送電極からなる単位垂直転送電極群から構成されて
おり、垂直転送電極を2層で構成できるため、製造工程
数を増やすことなく、かつ、光電変換部と垂直転送部の
段差を大きくすることなく、順次走査が可能であり、従
来に比べて低コストで順次走査対応の固体撮像装置を実
現できる。また、駆動回路の簡略化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における固体撮像装
置の断面図
【図2】本発明の第1の実施の形態における固体撮像装
置を説明するための平面構成図
【図3】一般的な順次走査が可能な固体撮像装置の概略
断面図
【図4】一般的な順次走査が可能な固体撮像装置の概略
平面構成図
【図5】一般的な順次走査が可能な固体撮像装置の概略
構成図
【図6】本発明による固体撮像装置の製造方法を示す断
面図
【図7】(a)は本発明による固体撮像装置の製造方法
を示す断面図 (b)は本発明による固体撮像装置の製造方法を示す平
面図
【図8】(a)は本発明による固体撮像装置の製造方法
を示す断面図 (b)は本発明による固体撮像装置の製造方法を示す平
面図
【図9】(a)は本発明による固体撮像装置の製造方法
を示す断面図 (b)は本発明による固体撮像装置の製造方法を示す平
面図
【図10】(a)は本発明による固体撮像装置の製造方
法を示す断面図 (b)は本発明による固体撮像装置の製造方法を示す平
面図
【図11】(a)は本発明による固体撮像装置の製造方
法を示す断面図 (b)は本発明による固体撮像装置の製造方法を示す平
面図
【符号の説明】 1 光電変換素子 2 第1層目の垂直転送電極 3 第2層目の垂直転送電極 4 N型シリコン基板 5 P型領域 6 N型領域 7 酸化膜 8 シリコン窒化膜 9 酸化膜 10 酸化膜 11 第3層目の垂直転送電極 12 酸化膜 13 垂直転送部 14 水平転送部 15 出力部 16 第1のフォトレジストパターン 17 リン 18 第2のフォトレジストパターン 19 第3のフォトレジストパターン 20 ボロン 21 第4のフォトレジストパターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、2次元的に配置された
    複数個の光電変換素子と前記光電変換素子に隣接し光電
    変換素子から読み出した信号電荷を垂直転送する垂直転
    送部と、前記垂直転送部から転送した信号電荷を水平転
    送する水平転送部とを有する固体撮像装置であって、前
    記垂直転送部は各光電変換素子それぞれに対し連続する
    2つの垂直転送電極からなる単位垂直転送電極群で構成
    され、各光電変換素子の信号電荷を混合することなく独
    立に垂直転送する手段を備えた固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
    と、前記絶縁膜上に第1層目の電荷転送電極を形成する
    工程と、前記第1層目の電荷転送電極上に第1のフォト
    レジストパターンを形成する工程と、前記第1のフォト
    レジストパターンをマスクとしてイオン注入を行う工程
    と、前記第1のフォトレジストパターンを除去せずに、
    第2のフォトレジストパターンを形成する工程と前記第
    1のフォトレジストパターンと前記第2のフォトレジス
    トパターンとをマスクとしてドライエッチングにより前
    記第1層目の電荷転送電極を形成する工程と、前記第1
    のフォトレジストパターンと前記第2のフォトレジスト
    パターンとを除去したのち、第3のフォトレジストパタ
    ーンを形成し、前記第3のフォトレジストパターンをマ
    スクとしてイオン注入を行う工程と前記第3のフォトレ
    ジストパターンを除去したのち、層間絶縁膜を形成する
    工程と、前記層間絶縁膜上に第2層目の電荷転送電極を
    形成する工程と、前記第2層目の電荷転送電極上に第4
    のフォトレジストパターンを形成し、前記第4のフォト
    レジストパターンをマスクとして、ドライエッチングに
    より前記第2層目の電荷転送電極を形成する工程とを備
    えた固体撮像装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1層目の電荷転送電極と前記第2
    層目の電荷転送電極との少なくとも一方を高融点金属で
    形成した請求項1記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記第1層目の電荷転送電極と前記第2
    層目の電荷転送電極との少なくとも一方を高融点金属の
    蒸着膜で形成する工程を備えた請求項2記載の固体撮像
    装置の製造方法。
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