JPH11135767A - Ｃｃｄ固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直バスライン配線部や水平バスライン配線
部のバスライン配線の断線や抵抗増大を抑制できるＣＣ
Ｄ固体撮像素子を提供する。 【解決手段】 ＣＣＤ固体撮像素子の垂直バスライン配
線部３０における、バスライン配線３０ａ、３０ｂ等の
配線幅を、コンタクトホール１２ａ、１２ｂ等を覆っ
て、しかも電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 等の端部ａ、ｂ及び
ｃ等より所定幅Ｗ、例えばバスライン配線３０ａ、３０
ｂ等になるＡｌ膜の膜厚の約２倍程度張り出させたもの
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＣＤ固体撮像素子
に関し、さらに詳しくは、ＣＣＤ固体撮像素子の共通配
線（バスライン配線）部の構造に特徴を有するＣＣＤ固
体撮像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤ固体撮像素子は、ＴＶカメ
ラの小型化、高解像度化、高性能化および多機能化の要
望に応えるため、小型化、高画素化、撮像性能の向上お
よび多機能化対応の構成を目指した開発が進められてい
る。ＣＣＤ固体撮像素子の小型化、高画素化を進めるた
めには、近年の超ＬＳＩの製造で用いられる半導体技
術、例えば異方性プラズマエッチングによる微細加工技
術や平坦化技術等を駆使してゆく必要があるが、これら
の半導体技術を使用するためには、ＣＣＤ固体撮像素子
の撮像特性への悪影響を避けるための対策が必要とな
る。

【０００３】ＣＣＤ固体撮像素子の撮像特性に悪影響す
る、ＣＣＤ固体撮像素子の製造工程でのプラズマダメー
ジ等を回復させるためには、高温熱処理を行う方法が採
られるが、この熱処理による半導体基板内の不純物の再
分布等を考慮したＣＣＤ固体撮像素子の設計をする必要
があり、また工程数増加によるダスト起因の撮像特性の
悪化も考慮しなければならない。また、ＣＣＤ固体撮像
素子の製造の最終工程に近いＡｌ配線加工で、異方性プ
ラズマエッチング等を行うと、その後の高温熱処理によ
るプラズマダメージ等の回復処理を行うことが困難とな
り、撮像特性に悪影響を及ぼすという問題の生ずる虞が
ある。更に、凹凸表面に堆積したＡｌ膜を加工してＡｌ
配線を形成する際、断線防止や加工精度向上のため、高
温リフロー等によるＡｌ膜の平坦化処理を行うことは、
製造工程数の増加を伴うと共に、撮像特性に悪影響を及
ぼすという問題の生ずる虞がある。上述した理由で、撮
像特性に悪影響を及ぼす虞のあるＡｌ配線加工時のプラ
ズマ加工や平坦化処理を避け、ウェットエッチング法に
よりＡｌ配線加工を行いながら、小型で高画素化したＣ
ＣＤ固体撮像素子の作製を可能にするＣＣＤ固体撮像素
子構造が望まれる。

【０００４】ここでは、従来のウェットエッチング法で
のＡｌ配線加工を行う、小型で高画素化したＣＣＤ固体
撮像素子の例を、図３を参照して説明する。まず、ＣＣ
Ｄ固体撮像素子１の全体構造は、図３に示すように、マ
トリクス状に配列された受光部３および各受光部３の垂
直列毎に設けられ、各受光部３からの電荷を垂直方向に
転送する垂直電荷転送部４とで構成された撮像部２、水
平電荷転送部５、出力部６により概略構成されている。

【０００５】上述した垂直電荷転送部４は、例えば２層
のポリシリコン電極による４相駆動のＣＣＤシフトレジ
スタ構成となっており、この４相駆動を行うための駆動
パルスφ_V1、φ_V2、φ_V3、φ_V4が、受光部３と垂直電荷
転送部４とで構成する撮像部２の両端部に設けられた共
通配線である、垂直バスライン配線部１０より与えられ
る。また、水平電荷転送部５は、２層のポリシリコン電
極による２相駆動のＣＣＤシフトレジスタ構成となって
おり、この２相駆動を行うための駆動パルスφ_H1、φ_H2
が、水平電荷転送部５の下方に設けられた共通配線であ
る、水平バスライン配線部１１より与えられる。

【０００６】上述した垂直バスライン配線部１０および
水平バスライン配線部１１の構造はほぼ同様な構造なの
で、例えば垂直バスライン配線部１０の構造を、図４を
参照して説明する。ここで、図４は垂直バスライン配線
部１０のバスライン配線形成後における概略平面図であ
り、図５は図４におけるＡ−Ａ部の概略断面図である。
垂直バスライン配線部１０は、図４に示すように、垂直
電荷転送部４の４相駆動のポリシリコン膜による電荷転
送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ がフィールド酸化膜上ま
で延びていて、この電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ
₄ が垂直バスライン配線部１０の導電体膜、例えばＡｌ
膜による各バスライン配線１０ａ、１０ｂ等に、コンタ
クトホール１２ａ、１２ｂ等を介して、接続している。
バスライン配線１０ａ、１０ｂ等の幅は、図４に示すよ
うに、コンタクトホール１２ａ、１２ｂ等の横幅を覆う
程度の幅となっていて、バスライン配線１０ａ、１０ｂ
等の端部ｄは、バスライン配線１０ａ、１０ｂ等と略平
行となる電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 等端部ａ、ｂ及びｃよ
り内側となっている。

【０００７】図４のＡ−Ａ部における概略断面構造は、
図５に示すように、下記の様な構造となっている。半導
体基板２０上にフィールド酸化膜２１が形成されてい
て、このフィールド酸化膜２１上に１層目のポリシリコ
ン膜を加工して形成した、第２相φ_V2、及び第４相φ_V4
の駆動パルスで駆動する電荷転送電極Ｐ₂ 、Ｐ₄ が形成
されている。更に電荷転送電極Ｐ₂ 、Ｐ₄ の間には、２
層目のポリシリコン膜を加工して形成した、第１相
φ_V1、及び第３相φ_V3の駆動パルスで駆動する電荷転送
電極Ｐ₁ 、Ｐ₃ が、電荷転送電極Ｐ₂ 、Ｐ₄ 端部で絶縁
膜２２を挟んでオーバーラップした状態で形成されてい
る。

【０００８】電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ 上に
は絶縁膜２３が形成されていて、電荷転送電極Ｐ₁ にお
いては、絶縁膜２３に形成したコンタクトホール１２ａ
の開口２４部で、Ａｌ膜によるバスライン配線１０ａと
電荷転送電極Ｐ₁ とが接続している。なお、バスライン
配線１０ａとなるＡｌ膜は、スパッタリング法を用いて
堆積するため、図５に示すように、被処理基板（各種膜
を形成した半導体基板）表面が凹凸表面となっている
と、Ａｌ膜は凹凸表面の段差部でオーバーハング形状を
示す。

【０００９】上述した垂直バスライン配線部１０の構造
を持つ小型、高画素化のＣＣＤ固体撮像素子１において
は、バスライン配線１０ａ、１０ｂ等となるＡｌ膜の堆
積時に、垂直バスライン配線部１０における、電荷転送
電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄等によるストライプ状の凹
凸表面の間隔が狭くなり、図５に示すように、凹部表面
の段差部でＡｌ膜がオーバーハング形状となり、Ａｌ膜
の堆積が進むと、オーバーハング形状となったＡｌ膜の
上部が互いに接触して、図５に示すＢ部やＣ部のような
凹部では、Ａｌ膜に空孔が発生した状態となる。

【００１０】Ｂ部やＣ部のような空孔の発生したＡｌ膜
をパターニングして、バスライン配線１０ａ、１０ｂ等
を形成すると、Ｂ部やＣ部でのＡｌ膜の断線や抵抗の増
加等の問題が発生する。この原因を、図４のＤ部の詳細
図である図６を参照して説明する。図６は、ポリシリコ
ン膜による電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 等や、絶縁膜
２３、コンタクトホールの開口２４を形成し、Ａｌ膜を
スパッタリング法等で堆積した後、バスライン配線１０
ａ、１０ｂ等形成用のフォトレジストパターン２５を形
成した状態である。上述したフォトレジストパターン２
５の幅Ｗ₁ は、コンタクトホールの開口２４幅Ｗ₂ を覆
い、フォトレジストパターン２５の一方の端部ｅをフォ
トレジストパターン２５の長手方向と略平行方向の電荷
転送電極Ｐ₁ の端部ａの位置にほぼ一致する状態にする
幅、即ちＷ₁ ≒Ｗ₂ ＋２ΔＷとなっている。ここで、Δ
Ｗは、開口２４の端部ｆと電荷転送電極Ｐ₁ の端部ａと
の距離である。

【００１１】一方、図６に示すように、電荷転送電極Ｐ
₁ の段差部でのＡｌ膜のオーバーハング部Ｅの上部と、
電荷転送電極Ｐ₃ の段差部でのＡｌ膜のオーバーハング
部Ｆの上部とが接触しているＢ部はフォトレジストパタ
ーン２５の下方にあるが、フォトレジストパターン２５
の端部ｅの外側で、オーバーハング部Ｅとオーバーハン
グ部Ｆが離れた状態となっている。

【００１２】上述の様な状態で、フォトレジストパター
ン２５をマスクとして、Ａｌ膜のウェットエッチングを
すると、エッチング開始当初より、エッチング液がオー
バーハング部Ｅとオーバーハング部Ｆが離れるＧ部から
Ｂ部のＡｌ膜の空孔に侵入し、フォトレジストパターン
２５の形成されている下方部分のＡｌ膜をエッチングし
てしまう。この様にして、形成されたバスライン配線１
０ａには、断線や抵抗の増大という問題の発生する虞が
ある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＣＣＤ固体
撮像素子における垂直バスライン配線部および水平バス
ライン配線部の構造においては、バスライン配線が断線
したり、バスライン配線の抵抗が増大するという問題の
発生する虞があった。本発明は、上記事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、垂直バスライン配線部
や水平バスライン配線部のバスライン配線の断線や抵抗
増大を抑制できるＣＣＤ固体撮像素子を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＣＤ固体撮像
素子は、上述の課題を解決するために提案するものであ
り、ウェットエッチングで形成する共通配線を有するＣ
ＣＤ固体撮像素子において、共通配線の形成部におけ
る、共通配線の長手方向と略平行となる電荷転送電極端
部より、所定幅だけ張り出させた共通配線を有すること
を特徴とするものである。

【００１５】本発明によれば、共通配線を共通配線の長
手方向と略平行となる電荷転送電極端部より、所定幅だ
け張り出させる構造とすることで、共通配線をウェット
エッチングで形成する際、凹凸表面上の共通配線となる
導電体膜に形成された空孔に、上述した電荷転送電極端
部よりエッチング液が侵入して共通配線となる導電体膜
部をエッチングすることがなく、従って共通配線の断線
や抵抗増大を起こすことがない。ウェットエッチングで
形成する共通配線を上述した構造とすることで、信頼性
や撮像特性が良好で、小型、高画素化したＣＣＤ固体撮
像素子の作製が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図３〜６中の構成部分と同様の構成部
分には、同一の参照符号を付すものとする。

【００１７】本実施の形態例はウェットエッチングで形
成する共通配線を有するＣＣＤ固体撮像素子に本発明を
適用した例であり、これを従来例で使用した図３および
図５と、図１および図２を参照して説明する。まず、本
実施の形態例のＣＣＤ固体撮像素子の基本構成は、図３
に示す従来のＣＣＤ固体撮像素子１と同様な構成なの
で、説明を省略し、本発明の特徴部分であるＣＣＤ固体
撮像素子の共通配線、即ち垂直バスライン配線部や水平
バスライン配線部に関して詳述する。

【００１８】本発明のＣＣＤ固体撮像素子においても従
来例と同様に、垂直バスライン配線部と水平バスライン
配線部における基本構成の思想は同様なので、ここでは
垂直バスライン配線部の構造のみを、図１および図２を
参照して説明する。本発明の特徴部分である垂直バスラ
イン配線部３０は、図１に示すように、垂直電荷転送部
４の４相駆動のポリシリコン膜による電荷転送電極
Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ がフィールド酸化膜上まで延び
ていて、この電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ が、
垂直バスライン配線部３０の導電体膜、例えばＡｌ膜に
よる４本のバスライン配線３０ａ、３０ｂ等（３０ａ、
３０ｂ以外の他の２本のバスライン配線は図示省略）
に、コンタクトホール１２ａ、１２ｂ等を介して、接続
している。なお、図１に示す垂直バスライン配線部３０
は、図３に示すようなＣＣＤ固体撮像素子１の撮像部２
の左側のもので、撮像部２の右側の垂直バスライン配線
部も同様な構造になっている。

【００１９】上述したバスライン配線３０ａ、３０ｂ等
の配線幅は、図１に示すように、コンタクトホール１２
ａ、１２ｂ等を覆って、しかも電荷転送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂
等の端部ａ、ｂ及びｃより所定幅Ｗ、例えばバスライン
配線３０ａ、３０ｂ等になるＡｌ膜の膜厚の約２倍程度
張り出させたものとする。なお、図１のＧ−Ｇ部におけ
る断面構造は、従来例で説明した図５に示す断面構造と
同様なので説明を省略する。

【００２０】上述した配線幅のバスライン配線３０ａ、
３０ｂ等の形成時、バスライン配線３０ａ、３０ｂ等形
成用のフォトレジストパターン３１形成後の、図１のＨ
部における平面構造は図２のようなものである。電荷転
送電極Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 等の上方に形成されたＡｌ膜
は、従来例と同様に、凸部となっている電荷転送電極Ｐ
₁ 、Ｐ₃ の段差部において、Ａｌ膜のオーバーハング部
Ｅの上部と、電荷転送電極Ｐ₃ の段差部でのＡｌ膜のオ
ーバーハング部Ｆの上部とが接触しているＢ部を形成し
ており、このＢ部には空洞が形成されている。

【００２１】しかし、従来例と異なり、バスライン配線
３０ａ、３０ｂ等形成用のフォトレジストパターン３１
が、Ａｌ膜のオーバーハング部Ｅの上部と、電荷転送電
極Ｐ ₃ の段差部でのＡｌ膜のオーバーハング部Ｆの上部
とが離れるＭ部は、フォトレジストパターン３１端部ｇ
を電荷転送電極Ｐ₁ の端部ａより、Ａｌ膜厚の２倍程度
張り出させているために、フォトレジストパターン３１
で被覆された状態となり、フォトレジストパターン３１
をマスクとして、Ａｌ膜のウェットエッチングする際、
従来例のようにエッチング液がＢ部のＡｌ膜の空孔に侵
入して、フォトレジストパターン３１の下方のバスライ
ン配線３０ａ、３０ｂ等となる部分のＡｌ膜をエッチン
グすることがない。従って、バスライン配線３０ａ、３
０ｂ等の断線や、抵抗の増大を防止することができる。

【００２２】なお、フォトレジストパターン３１端部ｇ
と電荷転送電極Ｐ₁ の端部ａとの距離、即ち電荷転送電
極Ｐ₁ の端部ａより張り出させた部分のバスライン配線
３０ａの幅Ｗは、Ａｌの膜厚をｔとする時、ｔ≦Ｗ≦３
ｔであることが望ましい。この張り出し幅Ｗを、Ａｌの
膜厚ｔより広くするのは、Ａｌ膜のオーバーハング部
Ｅ、Ｆの厚みは、Ａｌの膜厚ｔより薄いので、電荷転送
電極Ｐ₁ の端部ａのＡｌ膜のオーバーハング部Ｅはバス
ライン配線３０ａ形成用のフォトレジストパターン３１
で覆われ、従って上述したＭ部もフォトレジストパター
ン３１で覆われる状態とするためであり、一方張り出し
幅ＷをＡｌの膜厚ｔの３倍以下としたのは、バスライン
配線３０ａ、３０ｂ等をあまり広くすることで、ＣＣＤ
固体撮像素子の小型化が不利となるためである。

【００２３】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、ＩＴ方
式のＣＣＤ固体撮像素子で説明したが、ＦＴ方式のＣＣ
Ｄ固体撮像素子やＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像素子であ
ってもよい。また、本発明の実施の形態例では、ウェッ
トエッチング法で形成する共通配線を垂直バスライン配
線部として説明したが、水平バスライン配線部にも適応
できることは明白である。更に、本発明の実施の形態例
では、ウェットエッチング法で形成する共通配線となる
導電体膜をＡｌ膜として説明したが、少量のＳｉやＣｕ
を含むＡｌ膜、即ちＡｌ合金膜や、Ａｌ合金膜とＡｌ膜
との積層膜等による導電体膜であってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のウェットエッチングで形成する共通配線を有するＣＣ
Ｄ固体撮像素子は、共通配線部の電荷転送電極端部よ
り、所定幅だけ張り出させた共通配線とすることで、共
通配線部の断線や、抵抗の増大を防止することができ
る。従って、信頼性や撮像特性の良い、小型で、高画素
化したＣＣＤ固体撮像素子の作製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態例のＣＣＤ固体撮
像素子の垂直バスライン配線部の概略平面図である。

【図２】図１のＨ部における、バスライン配線形成用の
フォトレジストパターンを形成した状態の概略平面図で
ある。

【図３】従来のＣＣＤ固体撮像素子の概略図である。

【図４】従来のＣＣＤ固体撮像素子の垂直バスライン配
線部の概略平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ部における、概略断面図である。

【図６】図４のＤ部における、バスライン配線形成用の
フォトレジストパターンを形成した状態の概略平面図で
ある。

【符号の説明】

１…ＣＣＤ固体撮像素子、２…撮像部、３…受光部、４
…垂直電荷転送部、５…水平電荷転送部、６…出力部、
１０，３０…垂直バスライン配線部、１０ａ，１０ｂ，
３０ａ，３０ｂ…バスライン配線、１２ａ，１２ｂ…コ
ンタクトホール、２０…半導体基板、２１…フィールド
酸化膜、２２，２３…絶縁膜、２４…開口、２５，３１
…フォトレジストパターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェットエッチングで形成する共通配線
   を有するＣＣＤ固体撮像素子において、 前記共通配線の形成部における、前記共通配線の長手方
   向と略平行となる電荷転送電極端部より、所定幅だけ張
   り出させた共通配線を有することを特徴とするＣＣＤ固
   体撮像素子。
2. 【請求項２】 前記共通配線の膜厚をｔとした時の前記
   所定幅Ｗは、ｔ≦Ｗ≦３ｔであることを特徴とする、請
   求項１に記載のＣＣＤ固体撮像素子。