JPH10209433A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH10209433A
JPH10209433A JP9012666A JP1266697A JPH10209433A JP H10209433 A JPH10209433 A JP H10209433A JP 9012666 A JP9012666 A JP 9012666A JP 1266697 A JP1266697 A JP 1266697A JP H10209433 A JPH10209433 A JP H10209433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
light
layer
shielding layer
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP9012666A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinya Senda
新也 仙田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9012666A priority Critical patent/JPH10209433A/ja
Publication of JPH10209433A publication Critical patent/JPH10209433A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、電荷転送路への光の入射を防ぐため
の遮光層にAl積層膜を用いてなるCCDイメージセン
サにおいて、遮光効果の低下を改善できるようにするこ
とを最も主要な特徴とする。 【解決手段】たとえば、層間電気絶縁層16の上部に、
TiN膜からなる下部側の反射防止膜17aを形成し、
その上に、下層Al膜17b-1および上層Al膜17b
-2からなる積層膜17bを形成する。そして、その上
に、Ti−Al層17cを介して、上部側の反射防止膜
17dとなるTi膜17d-1とTiN膜17d-2とを形
成する。こうして、上層Al膜17b-2との界面にTi
膜17d-1との間の合金化反応によるTi−Al層17
cを設けることで、上層Al膜17b-2とTiN膜17
-2との密着力を向上させ、パッシベーション層18の
応力に起因するAl原子の消失(結晶粒界の分断)を防
止する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像素子に
関するもので、特に、受光部を除く、電荷転送路への光
の入射を防ぐための遮光層にAl積層膜を用いてなるC
CD(Charge Coupled Device )イメージセンサに用い
られるものである。
【0002】
【従来の技術】近年、たとえば携帯型のTVカメラにお
いては、固体撮像素子としてCCDイメージセンサが広
く用いられている。図5は、従来のCCDイメージセン
サにおける撮像部の概略構成を示すものである。
【0003】たとえば、P型Si(シリコン)で構成さ
れる半導体基板101の表面部に、受光部となるフォト
ダイオード102を形成するP+ 層102aとN- 層1
02bとが設けられてなるとともに、転送部としての垂
直電荷転送路103を形成するN+ 層103aが設けら
れている。
【0004】そして、それらの上面にゲート酸化膜10
4が設けられ、さらに、このゲート酸化膜104上にお
ける、上記垂直電荷転送路103に対応する位置に転送
ゲート電極用のポリSi層105a,105bが設けら
れている。ポリSi層105a,105bの上部には、
透光性を有する層間電気絶縁層106が形成されてい
る。
【0005】また、層間電気絶縁層106の上部におけ
る、上記垂直電荷転送路103に対応する位置には遮光
層107がそれぞれ設けられている。そして、各遮光層
107および上記層間電気絶縁層106の上部がパッシ
ベーション層108によって共通に覆われてなる構成と
されている。
【0006】さて、このような構成のCCDイメージセ
ンサにおいて用いられる上記遮光層107としては、た
とえば図6に示すように、光反射率の良いAl(アルミ
ニウム)系の材料により形成される積層膜107a-1
107a-2の上下に、TiN(チタンナイトライド)膜
からなる反射防止膜107b-1,107b-2をそれぞれ
形成してなる構造のものが知られている。
【0007】この場合、上記反射防止膜107b-1によ
って、積層膜107a-1と層間電気絶縁層106下の上
記半導体基板101の表面との多重反射による受光部へ
の光の入射を防ぐとともに、上記反射防止膜107b-2
によって、積層膜107a-2とアッセンブリ後のガラス
板(図示していない)との多重反射による光ノイズを防
止するようになっている。
【0008】しかしながら、上記した構造の遮光層10
7の場合、たとえば、その上部にパッシベーション層1
08をデポする際の、パッシベーション層108の強い
応力(Compressive )により、上部側の反射防止膜10
7b-2に接する積層膜107a-2中の、Al原子(結晶
粒)の結晶粒界が分断して部分的に消失する(図示斜線
部107a´)という問題があった。
【0009】このような問題は撮像部のみでなく、たと
えば図7に示すように、上記層間電気絶縁層106を介
して電荷を出力するためのAl配線109が設けられ、
さらに、そのAl配線109の上部に上記した構造の遮
光層107が形成されてなる、CCDイメージセンサの
配線部においても同様の問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、パッシベーション層の応力によってAl積
層膜中の結晶粒界が分断してAlの結晶粒が消失するこ
とにより、撮像部での光漏れを招いたり、配線部での電
流密度の上昇によるエレクトロマイグレーションを発生
させる要因となるなどの欠点があった。そこで、この発
明は、遮光効果の低下を防ぎ、転送部への光の入射を十
分に遮光することが可能な固体撮像素子を提供すること
を目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の固体撮像素子にあっては、光信号を受
光する受光部と、この受光部で受光した光信号に対応す
る電荷を転送する転送部と、これら受光部および転送部
の上面を覆うようにして設けられたパッシベーション膜
と、少なくとも、前記転送部へ入射する光信号を遮光す
るために、前記パッシベーション膜の下に選択的に設け
られた、Al/Ti−Al/Ti/TiN膜構造を有す
る遮光層とから構成されている。
【0012】この発明の固体撮像素子によれば、遮光層
におけるAl膜とTiN膜との密着力を向上できるよう
になる。これにより、パッシベーション膜の応力に起因
するAl原子の消失(結晶粒界の分断)を防止すること
が可能となるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の
第一の形態にかかる、CCDイメージセンサの要部を概
略的に示すものである。
【0014】本CCDイメージセンサ11は、たとえ
ば、入力画像データを二次元的に読み取る撮像部21
と、この撮像部21を囲むようにして設けられ、上記撮
像部21で読み取った二次元の画像データを外部の画像
処理装置(図示していない)に出力するための配線部3
1とからなっている。
【0015】撮像部21は、その受光面にマトリックス
状に多数の受光部22が配列され、マトリックスの各列
ごとに垂直電荷転送部23が設けられている。そして、
各垂直電荷転送部23の一端には1本の水平電荷転送部
24が接続されている。さらに、この水平電荷転送部2
4の一方端には出力部25が形成されている。
【0016】さて、マトリックス状に配列された各受光
部22により同一タイミングで受光した画像データ(光
信号)に対応する電荷は、右隣の垂直電荷転送部23へ
転送される。そして、各垂直電荷転送部23に送られた
電荷は外部クロックに同期して、順次、水平電荷転送部
24へ繰出される。水平電荷転送部24へ繰出された横
1列分の電荷は、出力部25を経て上記配線部31へ導
出された後、シリアル信号として外部に出力される。
【0017】図2は、上記CCDイメージセンサにおけ
る撮像部21の断面構造を概略的に示すものである。な
お、同図(a)は図1のA線に沿う断面図であり、同図
(b)は遮光層の膜構造を示す拡大図である。
【0018】たとえば、P型Siで構成される半導体基
板12の表面部には、受光部22となるフォトダイオー
ドを形成するP+ 層とN- 層とが設けられてなるととも
に、垂直電荷転送部23としての垂直電荷転送路を形成
するN+ 層が設けられている(いずれも図示していな
い)。
【0019】そして、それらの上面にゲート酸化膜13
が設けられ、さらに、このゲート酸化膜13上の、上記
垂直電荷転送部23に対応する位置に転送ゲート電極用
のポリSi層14a,14bが設けられている。各ポリ
Si層14a,14bの相互および上部には、UDO
(Un Doped Oxide)層15が形成されている。
【0020】また、これらポリSi層14a,14bな
どが形成された、上記半導体基板12の全面に、透光性
を有する層間電気絶縁層16が形成されている。さら
に、層間電気絶縁層16の上部における、上記垂直電荷
転送部23に対応する位置には遮光層17がそれぞれ設
けられている。そして、各遮光層17および上記層間電
気絶縁層16の上部がパッシベーション層18によって
共通に覆われてなる構成とされている。
【0021】上記遮光層17は、たとえば同図(b)に
示すように、TiN/Al/(Ti−Al)/Ti/T
iNの膜構造を有して形成されている。すなわち、上記
層間電気絶縁層16の上部に、TiN膜からなる下部側
の反射防止膜17aが形成され、その上に、Alの積層
膜17bである下層Al膜17b-1および上層Al膜1
7b-2が形成されている。
【0022】そして、上記積層膜17b上に、Ti−A
l層17cを介して、上部側の反射防止膜17dとな
る、Ti(チタン)膜17d-1とTiN膜17d-2とが
それぞれ形成されている。
【0023】上記Ti−Al層17cは、積層膜17b
の上に反射防止膜17dを形成する際の、上層Al膜1
7b-2とTi膜17d-1との間での合金化反応により、
上層Al膜17b-2との界面に形成されるようになって
いる。これにより、上層Al膜17b-2とTiN膜17
-2との密着力を向上できるようになるため、パッシベ
ーション層18のデポ時に、パッシベーション層18の
応力に起因するAl原子の消失(結晶粒界の分断)を防
止することが可能となる。したがって、撮像部21での
光漏れを防ぐことができるなど、遮光層17として十分
な効果が期待できる。
【0024】図3は、上記CCDイメージセンサの配線
部31における、遮光層17の膜構造を拡大して示すも
のである。配線部31においては、上記層間電気絶縁層
16の上部にAlからなる配線パターン(Al配線)3
2が形成された後、その上に、上記撮像部21における
遮光層17と同様の、TiN/Al/(Ti−Al)/
Ti/TiNの膜構造を有する遮光層17が形成されて
なる構成とされている。
【0025】すなわち、Al配線32の上部にTiN膜
からなる下部側の反射防止膜17aが形成され、その上
に、Alの積層膜17bである下層Al膜17b-1およ
び上層Al膜17b-2が形成されている。
【0026】そして、上記積層膜17b上に、Ti−A
l層17cを介して、上部側の反射防止膜17dとな
る、Ti膜17d-1とTiN膜17d-2とがそれぞれ形
成されている。
【0027】この配線部31における遮光層17によっ
ても、積層膜17bの上部への反射防止膜17dの形成
により合金化反応が生じ、上層Al膜17b-2との間に
Ti−Al層17cが形成される。このため、上層Al
膜17b-2とTiN膜17d-2との密着力を向上できる
ようになり、パッシベーション層18の応力に起因する
Al原子の消失を防止することが可能となる結果、配線
部31での電流密度の上昇によるエレクトロマイグレー
ションの発生を防ぐことができるなど、十分な効果が期
待できる。
【0028】なお、遮光層17を形成する場合において
は、たとえば、上記撮像部21および上記配線部31に
対して、同一工程により同時に形成することが可能とな
っている。
【0029】上記したように、受光部を除く、それ以外
の部位への光の入射を遮るための遮光層を、TiN/A
l/(Ti−Al)/Ti/TiNの膜構造を有して形
成するようにしている。
【0030】すなわち、遮光層におけるAl積層膜上に
Ti膜とTiN膜とからなるバリアメタルを形成するこ
とにより、上層Al膜との間にTi−Al膜を設けるよ
うにしている。これにより、上層Al膜とTiN膜との
密着力を向上できるようになるため、パッシベーション
層の応力に起因するAl原子の消失を防止することが可
能となる。したがって、撮像部での光漏れや配線部での
エレクトロマイグレーションの発生を防ぐことができる
など、遮光層として十分な効果が期待できるものであ
る。
【0031】なお、上記した本発明の実施の第一の形態
においては、Al配線32上に遮光層17における下部
側の反射防止膜17aを配設するようにした構成の配線
部31を備えるCCDイメージセンサに適用した場合を
例に説明したが、これに限らず、たとえば図4に示すよ
うに、バリアメタル17a´としても機能する、下部側
の反射防止膜となるTi膜17a-1とTiN膜17a-2
とをAl配線32の下に配設するようにした構成の配線
部31を備えるCCDイメージセンサにも同様に適用す
ることが可能である。
【0032】因みに、同図(a)は、CCDイメージセ
ンサの撮像部21における遮光層17の膜構造を拡大し
て示す図であり、同図(b)は、同じく配線部31にお
ける遮光層17の膜構造を拡大して示す図である。
【0033】このような構成のCCDイメージセンサの
場合、層間電気絶縁層16の上部にバリアメタル17a
´となる、Ti膜17a-1とTiN膜17a-2とをそれ
ぞれ形成した後、全面に、Al配線32となる配線パタ
ーンをデポする。
【0034】そして、撮像部21における配線パターン
をウェットエッチングなどにより除去し、配線部31に
のみ配線パターンを残してAl配線32を形成する。こ
の後、同一工程により、Alの積層膜17bである、下
層Al膜17b-1および上層Al膜17b-2の形成、さ
らに、上部側の反射防止膜17dとなる、Ti膜17d
-1およびTiN膜17d-2の形成など、上記TiN膜1
7a-2の形成以降は上記撮像部21および上記配線部3
1に対して遮光層17を同時に形成することが可能であ
る。
【0035】また、いずれの形態においても、Alの積
層膜17bに限らず、たとえば三層以上の積層膜構造を
有するもの、もしくは、単層の膜構造からなるものにも
同様に適用可能である。その他、この発明の要旨を変え
ない範囲において、種々変形実施可能なことは勿論であ
る。
【0036】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、遮光効果の低下を防ぎ、転送部への光の入射を十分
に遮光することが可能な固体撮像素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の第一の形態にかかる、CCD
イメージセンサの構成を示す概略平面図。
【図2】同じく、CCDイメージセンサにおける撮像部
の構造を示す要部の断面図。
【図3】同じく、CCDイメージセンサの配線部におけ
る遮光層の膜構造を拡大して示す概略図。
【図4】この発明の実施の他の形態にかかる、CCDイ
メージセンサにおける遮光層の膜構造を拡大して示す概
略図。
【図5】従来技術とその問題点を説明するために示す、
CCDイメージセンサの要部の断面図。
【図6】同じく、CCDイメージセンサの撮像部におけ
る遮光層の膜構造を拡大して示す概略図。
【図7】同じく、CCDイメージセンサの配線部におけ
る遮光層の膜構造を拡大して示す概略図。
【符号の説明】
11…CCDイメージセンサ 12…半導体基板 13…ゲート酸化膜 14a,14b…転送ゲート電極用ポリSi層 15…UDO層 16…層間電気絶縁層 17…遮光層 17a…反射防止膜(下部側) 17a´…バリアメタル 17a-1…Ti膜 17a-2…TiN膜 17b…積層膜 17b-1…下層Al膜 17b-2…上層Al膜 17c…Ti−Al層 17d…反射防止膜(上部側) 17d-1…Ti膜 17d-2…TiN膜 18…パッシベーション層 21…撮像部 22…受光部 23…垂直電荷転送部 24…水平電荷転送部 25…出力部 31…配線部 32…Al配線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を受光する受光部と、 この受光部で受光した光信号に対応する電荷を転送する
    転送部と、 これら受光部および転送部の上面を覆うようにして設け
    られたパッシベーション膜と、 少なくとも、前記転送部へ入射する光信号を遮光するた
    めに、前記パッシベーション膜の下に選択的に設けられ
    た、Al/Ti−Al/Ti/TiN膜構造を有する遮
    光層とを具備したことを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 前記遮光層のうち、Al膜は積層膜から
    なることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 前記遮光層は、前記受光部および前記転
    送部を覆うようにして設けられた、透光性を有する絶縁
    層上に設けられることを特徴とする請求項1に記載の固
    体撮像素子。
  4. 【請求項4】 前記絶縁層上には、さらに、Al配線が
    形成されてなることを特徴とする請求項3に記載の固体
    撮像素子。
JP9012666A 1997-01-27 1997-01-27 固体撮像素子 Pending JPH10209433A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440774B1 (ko) * 2001-12-21 2004-07-21 주식회사 하이닉스반도체 광차단층을 구비한 이미지센서
US7732238B2 (en) 2003-05-30 2010-06-08 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing an image sensing apparatus in which two members are bonded together

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