JPH1070260A - Solid state image pickup device - Google Patents

Solid state image pickup device

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JPH1070260A
JPH1070260A JP9181541A JP18154197A JPH1070260A JP H1070260 A JPH1070260 A JP H1070260A JP 9181541 A JP9181541 A JP 9181541A JP 18154197 A JP18154197 A JP 18154197A JP H1070260 A JPH1070260 A JP H1070260A
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JP
Japan
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film
reflow
drive electrode
light
layer
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Osamu Futajima
修 二島
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce smear drastically while sustaining the characteristics of interconnection, e.g. parasitic capacitance, by forming a light shielding layer while covering an oxide deposited on a drive electrode, forming a reflow layer of specified thickness on the light shielding layer and then forming an interconnection on the reflow layer. SOLUTION: A drive electrode 2 is formed of a polysilicon layer through a thermal oxide 12 deposited on a semiconductor substrate, i.e., a silicon substrate 11, and an oxide 5 is deposited on the surface of the electrode. A light shielding layer of tungsten silicide 1 containing a high melting point metal is then formed thereon except the region of a photoelectric converting section 13 followed by formation of a reflow layer of PSG 3. Subsequently, the PSG 3 is subjected to reflow and a contact hole 14 is made at a required point before forming an aluminum interconnection 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はCCD等の固体撮像
装置に関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体撮像装置においては、光電変
換領域の開口を決めるために遮光膜が設けられている。
そして、従来の固体撮像装置では、遮光膜としてアルミ
膜が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a solid-state imaging device, a light-shielding film is provided to determine an opening of a photoelectric conversion region.
In a conventional solid-state imaging device, an aluminum film is used as a light-shielding film.

【0003】図5は、そのような従来の固体撮像装置の
一例の要部断面図であり、シリコン基板21上に形成さ
れた駆動電極22上及びシリコン基板21の光電変換領
域23(なお、不純物拡散領域についてはその図示を省
略している。)上には、リフロー膜24が形成されてい
る。このリフロー膜24の上には、上述の如き遮光膜と
してのアルミ膜25が形成されている。ここで、リフロ
ー膜24は、アルミ膜25の加工や層間耐圧の確保等の
ために形成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part of an example of such a conventional solid-state image pickup device, in which a drive electrode 22 formed on a silicon substrate 21 and a photoelectric conversion region 23 of the silicon substrate 21 (where impurities The illustration of the diffusion region is omitted.) A reflow film 24 is formed on the diffusion region. On the reflow film 24, an aluminum film 25 is formed as a light shielding film as described above. Here, the reflow film 24 is formed for the purpose of processing the aluminum film 25, securing the interlayer breakdown voltage, and the like.

【0004】また、他の先行する技術としては、図6に
示すように、シリコン基板30上の駆動電極31をタン
グステンシリサイド層のような高融点金属シリサイド等
で構成し、その駆動電極31の遮光特性を利用する技術
がある。このような技術として、特開昭59ー1595
64号公報に記載されるものがある。
As another prior art, as shown in FIG. 6, a drive electrode 31 on a silicon substrate 30 is made of a refractory metal silicide such as a tungsten silicide layer, and the drive electrode 31 is shielded from light. There are technologies that make use of characteristics. Such a technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-1595.
No. 64 is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示す
ように、リフロー膜24上にアルミ膜25を遮光膜とし
て形成する技術では、その膜厚によってスミアの低減と
層間耐圧の確保等を両立させることができない。
However, in the technique of forming an aluminum film 25 as a light-shielding film on the reflow film 24 as shown in FIG. 5, the reduction of smear and the securing of an interlayer breakdown voltage are both achieved by the film thickness. I can't let it.

【0006】すなわち、膜厚を厚くした場合には、平坦
化や層間耐圧等の点で有利となるが、電荷転送部への斜
め入射光の影響が大きくなり、スミアが増大することに
なる。一方、上記リフロー膜24の膜厚を薄くした場合
には、アルミ膜25と下部の駆動電極22の間の耐圧が
劣化し、寄生容量も増加する。また、可動イオンの進入
によって素子の信頼性も低下する。さらに、膜厚が薄い
場合には平坦化が困難となり、アルミ膜25の加工性も
低下することになる。
That is, when the film thickness is increased, it is advantageous in terms of flattening and interlayer breakdown voltage, but the influence of obliquely incident light on the charge transfer section increases, and smear increases. On the other hand, when the thickness of the reflow film 24 is reduced, the withstand voltage between the aluminum film 25 and the lower drive electrode 22 deteriorates, and the parasitic capacitance increases. In addition, the reliability of the device is reduced due to the penetration of mobile ions. Further, when the film thickness is small, planarization becomes difficult, and the workability of the aluminum film 25 also decreases.

【0007】次に、図6に示すもののように、駆動電極
31を高融点金属シリサイド等で構成した場合では、遮
光特性の向上によるスミアの低減と、層間耐圧の確保等
を両立させることができる。しかし、CCDとする場合
では、駆動電極31を少なくとも第1層、第2層と複数
層形成する必要があり、従って、高融点金属シリサイド
の直接酸化が必要になる。ところが、高融点金属シリサ
イドの直接酸化は容易でなく、仮にできたとしても良質
の絶縁膜が得られないことから、駆動電極の各層の間の
耐圧が劣化することになる。
Next, as shown in FIG. 6, when the drive electrode 31 is made of a refractory metal silicide or the like, it is possible to achieve both a reduction in smear due to an improvement in light-shielding characteristics and a sufficient withstand voltage between layers. . However, in the case of a CCD, it is necessary to form at least the first and second layers of the drive electrode 31 and a plurality of layers, and therefore, it is necessary to directly oxidize the refractory metal silicide. However, direct oxidation of the refractory metal silicide is not easy, and even if it can be performed, a high-quality insulating film cannot be obtained, so that the breakdown voltage between the layers of the drive electrode is degraded.

【0008】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、スミアの低減を図り、層間耐圧を確保し、寄生容量
の低減を図り信頼性の向上を図った固体撮像装置を提供
することを目的とする。
In view of the above-mentioned technical problems, the present invention provides a solid-state imaging device in which smear is reduced, interlayer breakdown voltage is ensured, parasitic capacitance is reduced, and reliability is improved. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述したような目的を達
成するために提案される本発明に係る固体撮像装置は、
半導体基板上に形成された電荷転送部と、上記電荷転送
部上に酸化膜を介して形成された駆動電極と、上記駆動
電極の上面及び側面を被覆する酸化膜と、上記駆動電極
を被覆した上記酸化膜を覆うように、且つ、上記半導体
基板に面して配された上記駆動電極の側方をも覆うよう
に形成された高融点金属膜若しくは高融点金属を含有す
る膜からなる遮光専用の膜と、上記遮光専用の膜によっ
て開口が規定された光電変換部と、上記遮光専用の膜上
に所要の厚さをもって形成されたリフロー膜と、上記リ
フロー膜上に形成された配線層とを有するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A solid-state imaging device according to the present invention proposed to achieve the above-mentioned object is as follows.
A charge transfer portion formed on the semiconductor substrate, a drive electrode formed on the charge transfer portion via an oxide film, an oxide film covering the top and side surfaces of the drive electrode, and the drive electrode A light-shielding film made of a high-melting-point metal film or a film containing a high-melting-point metal formed so as to cover the oxide film and also to cover the side of the drive electrode disposed facing the semiconductor substrate. Film, a photoelectric conversion portion whose opening is defined by the light-shielding film, a reflow film formed with a required thickness on the light-shielding film, and a wiring layer formed on the reflow film. It has.

【0010】本発明に係る固体撮像装置に用いられる高
融点金属膜は、例えばタングステン、モリブデン、タン
タル、チタン、ニオブ等の材料より構成されるものが用
いられ、高融点金属を含有する膜としては、高融点金属
のシリサイド膜や、さらに高融点金属シリサイド膜とポ
リシリコン膜あるいはその他の膜を組合せた膜が用いら
れる。また、リフロー膜には、例えばPSG、AsS
G、BSG、BPSG等の種々の熱により軟化する材料
膜が用いられる。
The refractory metal film used in the solid-state imaging device according to the present invention is made of a material such as tungsten, molybdenum, tantalum, titanium, or niobium. A high-melting-point metal silicide film, or a combination of a high-melting-point metal silicide film and a polysilicon film or another film is used. In addition, for example, PSG, AsS
A material film that is softened by various kinds of heat, such as G, BSG, and BPSG, is used.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明に係る固体撮像装置を図面
を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0012】ここに示す本発明に係る固体撮像装置は、
駆動電極をポリシリコン層とし、遮光膜をタングステン
シリサイド膜としたものである。
[0012] The solid-state imaging device according to the present invention shown here comprises:
The drive electrode is a polysilicon layer, and the light shielding film is a tungsten silicide film.

【0013】本発明に係る固体撮像装置を、その製造工
程の順に従って図1〜図4を参照しながら説明する。
A solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0014】なお、シリコン基板11に形成される不純
物拡散領域については、各種のものとすることができる
ため、その図示を省略する。
The impurity diffusion region formed on the silicon substrate 11 can be of various types, and is not shown.

【0015】まず、本発明に係る固体撮像装置を製造す
るには、図1に示すように、シリコン基板11の電荷転
送部上に、半導体基板であるシリコン基板11上の熱酸
化膜12を介して、ポリシリコン層からなる駆動電極2
を所要のパターンに形成する。この駆動電極2は、例え
ば第1及び第2のポリシリコン層からなるものとするこ
とができ、両者の層間及び各電極表面には酸化膜5が形
成される。この駆動電極2は、ポリシリコンを材料とす
るために、直接酸化から容易に良好な酸化膜5を得るこ
とができる。
First, in order to manufacture a solid-state imaging device according to the present invention, as shown in FIG. And a drive electrode 2 made of a polysilicon layer.
Is formed in a required pattern. This drive electrode 2 can be composed of, for example, first and second polysilicon layers, and an oxide film 5 is formed between both layers and on each electrode surface. Since the drive electrode 2 is made of polysilicon, a good oxide film 5 can be easily obtained from direct oxidation.

【0016】次に、図2に示すように、光電変換部13
の領域を除いた領域に高融点金属を含有した遮光膜とし
てのタングステンシリサイド膜1を選択的に形成する。
そのタングステンシリサイド膜1により光電変換部13
の開口を決定させることができ、電荷転送部への入射光
を遮断させることができる。選択的な形成のためのエッ
チングは、ドライ、ウェットを問わない。ここで、タン
グステンシリサイド膜1は、上記駆動電極2を被覆した
酸化膜5を覆うように形成され、この酸化膜5の膜厚は
薄いために、スミアの低減を図ることができる。
Next, as shown in FIG.
A tungsten silicide film 1 as a light-shielding film containing a high melting point metal is selectively formed in a region excluding the region.
The photoelectric conversion unit 13 is formed by the tungsten silicide film 1.
Can be determined, and light incident on the charge transfer unit can be blocked. Etching for selective formation may be either dry or wet. Here, the tungsten silicide film 1 is formed so as to cover the oxide film 5 covering the drive electrode 2, and since the thickness of the oxide film 5 is small, smear can be reduced.

【0017】このような遮光膜としてのタングステンシ
リサイド膜1を形成した後、図3に示すように、全面に
リフロー膜としてのPSG膜3を形成する。このとき、
そのPSG膜3の膜厚は、素子の信頼性,配線層と駆動
電極との間の耐圧,配線層の加工性,寄生容量等を考慮
して決めることができ、特にスミアの低減が上記タング
ステンシリサイド膜1により行われるために、十分に厚
い膜厚とすることができる。
After forming such a tungsten silicide film 1 as a light shielding film, a PSG film 3 as a reflow film is formed on the entire surface as shown in FIG. At this time,
The thickness of the PSG film 3 can be determined in consideration of the reliability of the element, the withstand voltage between the wiring layer and the driving electrode, the workability of the wiring layer, the parasitic capacitance, and the like. Since the silicide film 1 is used, the thickness can be made sufficiently large.

【0018】そして、そのPSG膜3の形成後、熱処理
を施し、PSG膜3をリフローさせる。このリフロー
は、平坦化が目的であり、例えば、1000℃、30分
間程度のもので良い。また、その熱処理は、赤外線等を
利用したRTA等を用いることができる。
After the formation of the PSG film 3, a heat treatment is performed to reflow the PSG film 3. This reflow is intended for flattening, and may be performed at, for example, 1000 ° C. for about 30 minutes. For the heat treatment, RTA using infrared rays or the like can be used.

【0019】熱処理により、PSG膜3をリフローさせ
た後、図4に示すように、コンタクトホール14を所要
のところに形成し、アルミ配線層4を形成する。そし
て、以下、オーバーコート等を行って固体撮像装置を完
成する。
After the PSG film 3 is reflowed by heat treatment, a contact hole 14 is formed at a required position as shown in FIG. 4, and an aluminum wiring layer 4 is formed. Then, an overcoat or the like is performed to complete the solid-state imaging device.

【0020】なお、コンタクトホール14の形成は、熱
処理の前としても良く、また、アルミ配線層14が接続
する領域は、図示の如きシリコン基板11だけに限定さ
れない。
The formation of the contact hole 14 may be performed before the heat treatment, and the region to which the aluminum wiring layer 14 is connected is not limited to the silicon substrate 11 as shown.

【0021】上述の工程により製造される本発明に係る
固体撮像装置は、リフロー膜を介さずに遮光膜(タング
ステンシリサイド膜1)が形成されているために、斜め
に入射する光の悪影響が抑えられ、スミアの低減が行わ
れる。また、本発明に係る固体撮像装置では、リフロー
膜を厚くできることから、平坦化を図ってアルミ配線層
4を加工し易くしたり、寄生容量の低下や層間耐圧の向
上を図ることができる。また、リフロー膜を厚くできる
ことから、可動イオンの悪影響も抑制できる。
In the solid-state imaging device according to the present invention manufactured by the above-described process, since the light-shielding film (tungsten silicide film 1) is formed without the interposition of the reflow film, the adverse effect of obliquely incident light is suppressed. Thus, smear is reduced. Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, since the reflow film can be made thicker, the aluminum wiring layer 4 can be easily processed by flattening, the parasitic capacitance can be reduced, and the interlayer withstand voltage can be improved. Further, since the reflow film can be made thicker, the adverse effects of mobile ions can be suppressed.

【0022】なお、上述の説明では、高融点金属を含有
する膜としてタングステンシリサイド膜を用いたが、こ
れに限定されず他の材料を用いることができ、さらに高
融点金属膜であっても良い。また、上述の例では、リフ
ロー膜をPSG膜としたが、これに限定されるものでは
ない。
In the above description, the tungsten silicide film is used as the film containing the high melting point metal. However, the present invention is not limited to this, and other materials may be used, and a high melting point metal film may be used. . In the above-described example, the reflow film is a PSG film, but is not limited to this.

【0023】[0023]

【発明の効果】上述したように、本発明は、駆動電極を
被覆した酸化膜を覆うように、且つ、最下層の駆動電極
の側方をも覆うように高融点金属膜若しくは高融点金属
を含有する膜からなる遮光膜を形成し、この遮光膜上に
リフロー膜を所要の厚さに形成し、このリフロー膜上に
配線を行うように構成しているので、配線の寄生容量等
の特性を維持しながらスミアの飛躍的な低減を図ること
ができ、信頼性の高い固体撮像装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, a high melting point metal film or a high melting point metal is formed so as to cover the oxide film covering the driving electrode and also to cover the side of the lowermost driving electrode. Since a light-shielding film made of a film containing the film is formed, a reflow film is formed on the light-shielding film to a required thickness, and wiring is performed on the reflow film. Can be drastically reduced while maintaining the above, and a highly reliable solid-state imaging device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】シリコン基板の電荷転送部上に、熱酸化膜を介
して駆動電極を形成する状態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a state in which a drive electrode is formed on a charge transfer section of a silicon substrate via a thermal oxide film.

【図2】光電変換部の領域を除いた領域に高融点金属を
含有した遮光を形成する状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which light shielding containing a high melting point metal is formed in a region excluding a region of a photoelectric conversion unit.

【図3】全面にリフロー膜を形成する状態を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a reflow film is formed on the entire surface.

【図4】本発明に係る固体撮像装置を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a solid-state imaging device according to the present invention.

【図5】従来の固体撮像装置の一例を示す要部断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a main part showing an example of a conventional solid-state imaging device.

【図6】従来の固体撮像装置の他の一例を示す要部断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view of a main part showing another example of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タングステンシリサイド膜 2 駆動電極 3 PSG膜 4 アルミ配線層 5 酸化膜 11 半導体基板 13 光電変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tungsten silicide film 2 Drive electrode 3 PSG film 4 Aluminum wiring layer 5 Oxide film 11 Semiconductor substrate 13 Photoelectric conversion part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された電荷転送部
と、 上記電荷転送部上に酸化膜を介して形成された駆動電極
と、 上記駆動電極の上面及び側面を被覆する酸化膜と、 上記駆動電極を被覆した上記酸化膜を覆うように、且
つ、上記半導体基板に面して配された上記駆動電極の側
方をも覆うように形成された高融点金属膜若しくは高融
点金属を含有する膜からなる遮光専用の膜と、 上記遮光専用の膜によって開口が規定された光電変換部
と、 上記遮光専用の膜上に所要の厚さをもって形成されたリ
フロー膜と、 上記リフロー膜上に形成された配線層とを有する固体撮
像装置。
A charge transfer portion formed on a semiconductor substrate; a drive electrode formed on the charge transfer portion via an oxide film; an oxide film covering upper and side surfaces of the drive electrode; A high-melting-point metal film or a high-melting-point metal is formed so as to cover the oxide film covering the drive electrode and also to cover the side of the drive electrode disposed facing the semiconductor substrate. A light-shielding film composed of a film, a photoelectric conversion unit having an opening defined by the light-shielding film, a reflow film formed with a required thickness on the light-shielding film, and a reflow film formed on the reflow film. Solid-state imaging device having a wiring layer provided.
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