JPH1126738A - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置とその製造方法

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JPH1126738A
JPH1126738A JP9182713A JP18271397A JPH1126738A JP H1126738 A JPH1126738 A JP H1126738A JP 9182713 A JP9182713 A JP 9182713A JP 18271397 A JP18271397 A JP 18271397A JP H1126738 A JPH1126738 A JP H1126738A
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metal layer
layer pattern
solid
state imaging
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JP9182713A
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Naoki Nishi
直樹 西
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線部を高融点金属で形成する場合の低電気
伝導率の問題の解決をはかる。 【解決手段】 固体撮像素子を有する半導体基板上に配
線部が形成され、この配線部上に平坦化ないしは平滑化
絶縁層が形成されて成る固体撮像装置において、その配
線部13を、第1の金属層パターン31と、この第1の
金属パターン31に平坦化ないしは平滑化絶縁層15に
形成した開口15wを通じて、コンタクトされた第2の
金属層パターン32とにより構成する。そして、第1の
金属層パターン31は、平坦化絶縁層の軟化温度より高
い高融点金属より構成し、第2の金属層パターン32
は、第1の金属層パターン31より良導電性の金属より
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置とそ
の製造方法に関わる。
【0002】
【従来の技術】例えばCCD(チャージカプルドデバイ
ス)型の固体撮像装置においては、その受光部上に、色
フィルタや、レンチキュラーレンズ等を配置するため
に、あるいは受光の効率を高めるなどの目的をもって、
その表面に平坦化ないしは平滑化された絶縁層の形成が
なされる。この平坦化ないしは平滑化された絶縁層は、
例えばBPSG(ボロンりんシリケートガラス)を用い
て、これを加熱軟化(本明細書でいう軟化とは、熔融流
動化させる場合も含む)することによって、表面をなだ
らかにして急激な凹凸を解消するものである。
【0003】例えばCCD型カラー固体撮像装置の例
を、その模式的平面図を示す図3と、その受光部の概略
断面図を示す図4を参照して説明する。この例では、n
型のSi半導体基体1に、固体撮像素子21が形成され
た場合を示している。この場合、半導体基体1の1主面
側にp型の第1のウエル領域2が形成され、その受光部
の形成領域に光電変換素子例えばフォトダイオードを構
成するn型の不純物導入領域3が形成され、その表面に
p型の高濃度の正電荷蓄積領域4が形成された受光部5
が形成される。この受光部5は、半導体基体1上に、基
板面に沿って水平および垂直方向に沿ってそれぞれ多数
配列形成される。そして、例えば共通の垂直方向に配列
された受光部5に隣り合ってCCD構成による垂直シフ
トレジスタ6が形成される。この垂直シフトレジスタ6
は、第2のp型ウエル領域7上に、n型の転送領域8が
形成され、これの上にSiO2 等の絶縁層9を介して、
転送電極10が、多結晶Si等の多結晶半導体層によっ
て形成される。この転送電極10は、垂直方向に相互に
絶縁された複数組の転送電極が配置されてなり、各組の
転送電極間にクロック電圧が印加されて、各受光部5か
らその受光量に応じて発生した電荷を引出し、これを垂
直方向に順次転送するようになされている。半導体基体
1の、電荷の授受が回避されるべき部分には、p型の高
濃度チャネルストップ領域11が形成される。
【0004】また、この固体撮像装置の上面には、受光
部5上に受光窓12wが開口された遮光膜12が、ほぼ
全面的に被着形成される。そして、この遮光膜12の形
成と同時に半導体基体1の周辺部に、固体撮像装置21
に対する外部端子の導出等がなされる配線部13の形成
がなされる。14は、配線部13の端部に形成されたボ
ンディングパッドで、ここに、外部リードワイヤ(図示
せず)がボンディングされる。
【0005】そして、例えば全面的に耐湿の目的をもっ
て光透過性の例えばSiO2 あるいはSiN等よりなる
保護膜(図示せず)が必要に応じて被着形成され、この
上に、BPSG等による平坦化ないしは平滑化された絶
縁層(以下平坦化絶縁層と略称する)15が形成され、
これの上に例えば色フィルタ(図示せず)や、レンチキ
ュラーレンズ(図示せず)が配置形成される。
【0006】平坦化絶縁層15は、半導体基体1上の殆
ど全域に渡って形成されるが、最終的には、ボンディン
グパッド14上においては、絶縁層15やこれの下の保
護膜等が除去されて外部に露呈されて、リードワイヤが
ボンディングされる。
【0007】このような固体撮像装置においては、通
常、遮光膜12と、配線部13とは同一金属層によって
同時に形成される。そして、この金属層の形成後に、上
述した保護膜や平坦化絶縁層15の形成、特にこの平坦
化絶縁層15の平坦化のための軟化加熱すなわちリフロ
ーを行う1000℃程度の加熱を経ることから、遮光膜
12や、配線部13を構成する金属層としては、高融点
金属の例えばW(タングステン)によって構成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、その配線部を高融点金属の例えばW(タングステ
ン)によって構成する場合、高融点金属は、一般にその
抵抗率が、例えばAlの2,3倍も大きいことから、配
線部に付随する分布抵抗が大きくなって応答特性を低下
させるなどの問題が生じる。本発明は、このような課題
の解決をはかる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体撮像素子
を有する半導体基板上に配線部が形成され、この配線部
上に平坦化ないしは平滑化絶縁層が形成されて成る固体
撮像装置において、その配線部を、第1の金属層パター
ンと、平坦化ないしは平滑化絶縁層(前述したように平
坦化絶縁層と呼称する)に形成した開口を通じて、第1
の金属層パターン上にコンタクトされた第2の金属層パ
ターンとより構成する。そして、第1の金属層パターン
は、平坦化絶縁層の軟化温度より高い高融点金属より構
成し、第2の金属層パターンは、第1の金属層パターン
より良導電性の金属より構成する。
【0010】また、本発明による固体撮像装置の製造方
法は、半導体基板に固体撮像素子を形成する工程と、第
1の金属層パターンを形成する工程と、その後、絶縁層
を形成する工程と、この絶縁層を加熱軟化して平坦化な
いしは平滑化するいわゆるリフロー工程と、その後、平
坦化絶縁層の、第1の金属層パターンの配線部の形成部
上に開口を穿設する工程と、この開口を通じて第1の金
属層パターン上にコンタクトする第2の金属層パターン
を形成する工程とを経る。そして、この場合において
も、その第1の金属層パターンは、平坦化絶縁層の軟化
温度より高い高融点金属により構成し、第2の金属層パ
ターンは、第1の金属層パターンより良導電性の金属よ
り構成する。
【0011】上述したように、本発明装置および方法に
おいては、高融点金属をもって平坦化絶縁層の形成前に
形成される金属層の形成を行うものであるが、その平坦
化絶縁層の形成の後、すなわちその軟化加熱すなわちリ
フローの後に、低融点であるが電気伝導率の高いすなわ
ち良導電性を示す第2の金属層を配置した構成としたの
で、配線部の電気的抵抗を小さくすることができ、応答
性の向上をはかることができるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明による固体撮像装置は、F
T(フレームトランスファ)型構成、IT(インターラ
イントランスファ)型構成、FIT(フレームインター
ライントランスファ)型構成等の各種、CCD型固体撮
像素子を有する固体撮像装置に適用できるものである。
【0013】本発明による固体撮像装置は、半導体基板
上に配線部が形成され、この配線部上に平坦化ないしは
平滑化絶縁層が形成されて成る固体撮像装置において、
その配線部を、第1の金属層パターンと、平坦化ないし
は平滑化絶縁層(前述したように平坦化絶縁層と呼称す
る)に形成した開口を通じて、第1の金属層パターン上
にコンタクトされた第2の金属層パターンとより構成す
る。
【0014】また、本発明による固体撮像装置の製造方
法は、半導体基板に固体撮像素子を形成する工程と、第
1の金属層パターンを形成する工程と、その後、絶縁層
を形成する工程と、この絶縁層を加熱軟化して平坦化な
いしは平滑化する工程と、その後、平坦化絶縁層の、第
1の金属層パターンの配線部の形成部上に開口を穿設す
る工程と、この開口を通じて第1の金属層パターン上に
コンタクトする第2の金属層パターンを形成する工程と
を経る。
【0015】第1の金属層パターンは、平坦化絶縁層の
軟化温度より高い高融点金属より構成し、第2の金属層
パターンは、第1の金属層パターンより良導電性の金属
より構成する。
【0016】この配線部を構成する下層の第1の金属層
パターンは、固体撮像装置を構成する遮光膜の形成と同
時に同一金属層によって形成する。また、この第1の金
属層パターンは、W,Mo,Cr,Tiのいずれかの金
属によって構成することができ、第2の金属層パターン
は、AlまたはAl合金によって構成することができ
る。
【0017】図1は、本発明による固体撮像装置の一例
の、要部の概略断面図を示し、図2はその製造方法の工
程図を示す。この固体撮像装置は、図3で説明したと同
様に、半導体基体1に固体撮像素子21が形成され、半
導体基体1の周辺部にボンディングパッド14が形成さ
れ、固体撮像素子21の所定部からボンディングパッド
に連結する配線部13が形成される。本発明において
は、この配線部13を、第1および第2の金属層パター
ン31および32によって構成する。
【0018】本発明方法においては、図2Aに示すよう
に、図4で説明したと同様に、n型のSi半導体基体1
に、固体撮像素子21が形成された場合で、この場合、
半導体基体1の1主面側にp型の第1のウエル領域2が
形成され、その受光部の形成領域に光電変換素子例えば
フォトダイオードを構成するn型の不純物導入領域3が
形成され、その表面にp型の高濃度の正電荷蓄積領域4
が形成された受光部5が形成される。この受光部5は、
半導体基体1上に、基板面に沿って水平および垂直方向
に沿ってそれぞれ多数配列形成される。そして、例えば
共通の垂直方向に配列された受光部5に隣り合ってCC
D構成による垂直シフトレジスタ6が形成される。この
垂直シフトレジスタ6は、第2のp型ウエル領域7上
に、n型の転送領域8が形成され、これの上にSiO2
等の絶縁層9を介して、転送電極10が、多結晶Si等
の多結晶半導体層によって形成される。この転送電極1
0は、垂直方向に相互に絶縁された複数組の転送電極が
配置されてなり、各組の転送電極間にクロック電圧が印
加されて、各受光部5からその受光量に応じて発生した
電荷を引出し、これを垂直方向に順次転送するようにな
されている。半導体基体1の、電荷の授受が回避される
べき部分には、p型の高濃度チャネルストップ領域11
が形成される。
【0019】そして、この固体撮像素子21の上面に、
受光部5上に受光窓12wを開口した遮光膜12を形成
すると同時に配線部13の下層配線層41(必要に応じ
てボンディングパッド部を含む)を、第1の金属層31
の全面的形成、その後の例えばフォトリソグラフィによ
るパターンエッチングによって形成する。第1の金属層
パターン31は、高融点金属の例えばW,Mo,Cr,
Tiのいずれかによる第1の金属を全面的に蒸着、スパ
ッタリング等によって形成し、これをフォトリソグラフ
ィを用いたパターンエッチングによって所要のパターン
とすることによって少なくとも遮光膜12と配線部13
下層配線層41との形成を行う。
【0020】次に、例えば全面的に耐湿の目的をもって
光透過性の例えばSiO2 あるいはSiN等よりなる保
護膜(図示せず)を必要に応じて被着形成し、この上に
全面的に、例えばBPSG,BSG,PSG等を被着
し、これを加熱することによっていわゆるリフローし、
表面がなだらかに、すなわち平坦化させ、さらに例えば
平滑化する。このリフローのための加熱温度は、100
0℃前後の例えば950℃程度の加熱であるが、このと
き、先に形成した遮光膜12および配線部の下層配線層
41は、すなわち第1の金属層は、その融点が、リフロ
ーの加熱温度より充分高いことから、このリフローの加
熱によって阻害されることがない。因みにタングステン
Wの融点は3400℃程度、Moのそれは2620℃程
度、Crのそれは1860℃程度、Tiのそれは166
0℃程度である。
【0021】このリフローの後、もしくはその前に、図
2Bに示すように、平坦化絶縁層15に、配線部を構成
する第1の金属層31からなる下層配線層41上におい
て、下層配線層41のパターンに沿って、さらに或る場
合はボンディングパッドのパターンを含んで、開口15
wを穿設する。
【0022】その後、開口15wを通じて下層配線層4
1とコンタクトする第2の金属を全面的に形成し(図示
せず)、フォトリソグラフィによるパターンエッチング
を行って図1に示すように、少なくとも下層配線層41
上にこれに沿ってコンタクトされた第2の金属層パター
ン32を形成し、これによって上層配線層42を構成す
る。このようにして第1および第2の金属層パターンに
よる上層配線層41および下層配線層42が積層されて
成る配線部13を形成する。
【0023】この上層配線層42、すなわち第2の金属
層32は、第1の金属層31に比し充分高い導電性を有
するが、その融点は、平坦化絶縁層15の軟化点、すな
わちリフロー加熱温度より低い、例えばAlあるいはA
lの合金例えばAl−Siによって形成する。
【0024】そして、平坦化ないしは平滑化された絶縁
層15上に、例えば色フィルタ(図示せず)や、レンチ
キュラーレンズ(図示せず)を配置形成する。
【0025】上述したように、本発明装置および方法に
おいては、高融点金属をもって平坦化絶縁層の形成前に
形成される金属層の形成を行うものであるが、その平坦
化絶縁層の形成の後、すなわちその軟化加熱の後に、低
融点であるが電気伝導率の高いすなわち良導電性を示す
金属層を配置した構成としたので、配線部の電気的抵抗
を小さくすることができ、応答性の向上をはかることが
できるものである。
【0026】尚、図示の例では、n型基板を用いた固体
撮像装置とした場合であるが、図示の例に限られるもの
ではなくp型基板を用いた固体撮像装置、遮光膜と配線
部とを有するそのほか各種構成による固体撮像装置に適
用して同様の効果を奏することができる。また、上述し
た例では、半導体基体の周辺部に配置された端子導出の
配線部13についてのみ、第1および第2の金属パター
ン31および32の積層構造とした場合であるが、例え
ば、シフトレジスタの転送電極間相互を連結いわゆるシ
ャントする構成によるシャント型の固体撮像装置におい
て、そのシャント配線を上述した第1および第2の金属
パターン31および32の積層構造とすることができ
る。
【0027】
【発明の効果】上述したように、本発明装置および方法
においては、高融点金属をもって平坦化絶縁層の形成前
に形成される金属層例えば遮光膜および配線部の下層配
線層の形成を行い、平坦化絶縁層の形成の形成およびそ
の軟化加熱、すなわちリフローの後に、低融点であるが
電気伝導率の高いすなわち良導電性を示す金属層を下層
配線層とコンタクトして積層した構成としたので、配線
部の電気的抵抗を小さくすることができ、応答性の向上
をはかることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体撮像装置の一例の要部の断面
図である。
【図2】AおよびBは、本発明による固体撮像装置の製
造方法の一例の工程図である。
【図3】固体撮像装置の一例の模式的平面図である。
【図4】従来の固体撮像装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
1…半導体基体、2…第1のウエル領域、3…不純物導
入領域、4…正電荷蓄積領域、5…受光部、6…垂直シ
フトレジスタ、7…第2のウエル領域、8…転送領域、
9…絶縁層、10…転送電極、11…チャネルストップ
領域、12…遮光膜、13…配線部、14…ボンディン
グパッド、15…平坦化絶縁層(平坦化ないしは平滑化
絶縁層)、31…第1の金属層パターン、32…第2の
金属層パターン、41…下層配線層、42…上層配線層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子を有する半導体基板上に配
    線部が形成され、該配線部上に平坦化ないしは平滑化絶
    縁層が形成されて成る固体撮像装置において、 上記配線部が、第1の金属層パターンと、上記平坦化な
    いしは平滑化絶縁層に形成した開口を通じて、上記第1
    の金属層パターン上にコンタクトされた第2の金属層パ
    ターンとより成り、 上記第1の金属層パターンは、上記平坦化ないしは平滑
    化された絶縁層の軟化温度より高い高融点金属より成
    り、 上記第2の金属層パターンは、上記第1の金属層パター
    ンより良導電性の金属より成ることを特徴とする固体撮
    像装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板に固体撮像素子を形成する工
    程と、 第1の金属層パターンを形成する工程と、 その後、絶縁層を形成する工程と、 該絶縁層を加熱軟化して平坦化ないしは平滑化する工程
    と、 その後、上記平坦化ないしは平滑化された絶縁層の、上
    記第1の金属層パターンの配線部の形成部上に開口を穿
    設する工程と、 該開口を通じて上記第1の金属層パターン上にコンタク
    トする第2の金属層パターンを形成する工程とを有し、 上記第1の金属層パターンは、上記平坦化ないしは平滑
    化された絶縁層の軟化温度より高い高融点金属により構
    成し、 上記第2の金属層パターンは、上記第1の金属層パター
    ンより良導電性の金属より構成することを特徴とする固
    体撮像装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記第1の金属層パターンは、上記固体
    撮像素子に対する遮光膜と同一金属より成ることを特徴
    とする請求項1に記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 上記第1の金属層パターンは、上記固体
    撮像素子に対する遮光膜と同時に形成することを特徴と
    する請求項2に記載の固体撮像装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記第1の金属層パターンは、W,M
    o,Cr,Tiのいずれかの金属より成ることを特徴と
    する請求項1に記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項6】 上記第1の金属層パターンは、W,M
    o,Cr,Tiのいずれかの金属より成ることを特徴と
    する請求項2に記載の固体撮像装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記第2の金属層パターンは、Alまた
    はAl合金より成ることを特徴とする請求項1に記載の
    固体撮像装置。
  8. 【請求項8】 上記第2の金属層パターンは、Alまた
    はAl合金より成ることを特徴とする請求項2に記載の
    固体撮像装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179903A (ja) * 2004-12-23 2006-07-06 Samsung Electronics Co Ltd イメージ素子の製造方法
JP2006294654A (ja) * 2005-04-05 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法

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