JPS5844867A

JPS5844867A - 固体撮像装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPS5844867A
Application number: JP56143483A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Harada; 望原田; Yoshiaki Hayashimoto; 林元　義明; Okio Yoshida; 吉田　興夫
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1983-03-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は固体撮像装置及びその製造方法の改良に関する
。

従来、代表的な固体撮像装置としては、第１図に示す白
黒用インターライン転送方式のＣＣＤイメージセンサが
知られている。図中１はｐ型半導体基板である。この基
板１の表面には、光入射によシ生成した信号電荷をフォ
トダイオードに蓄積するためのｎ＋型の第１不純物層２
、フォトタ゛イオードに蓄積された信号電荷を読出して
垂直ＣＯＤにおけるチャネルを形成するためのｎ＋型の
第２不純物層３１．３ｚ、前記フォトダイオードでの過
剰信号電荷を除去するためのオー・々フロードレインを
形成するｎ＋＋型の第３の不純物層４、チャネルストッ
・（ｐ＋層６１　　＋　６２及び前記第１不純物層２と
第３の不純物層４とを接続するｎ−型のチャネル部５が
形成されている。前記基板１上には絶縁膜７が形成され
、該絶縁膜７内には、第１の多、結晶シリコン電極８１
．８２、第２の多結晶シリコン電極９１゜９２が段階的
に所定距離おいて設けられている。

さらに絶縁膜７上には、前記第１不純物層２に対応した
部分を露出した光シールドを兼ねた金属電極例えばＡｌ
電極１０が形成されている。なお、このＡｌ電極１０に
は前記チャネル部５の電位を制御する働きもある。

上記したような構造からなる白黒用インターライン転送
方式のＣＣＤイメージセンサにおいては、入射した光は
、Ａｌ電極１０でほとんど反射され、その一部が開孔窓
１１を通ってから基板１内に入射される。

しかしながら、Ａｌ電極１０に入射した光は、一度この
Ａｌ電極１０で反射された後、レンズ、赤外カットフィ
ルタ等の光路上にあるその他の構成部品と反射して再び
基板１表面に入射し、その結果フレア、ゴーストが再生
画像上に発生するという問題があった。

このようなことから、これらフレア、ゴーストを防止す
る対策としては、Ａｌ電極１００表面を凹凸にし、Ａｌ
電極１θに照射されΣ光を拡散させることによって軽減
する方法や炭素粒子をＡ７電極１０の表面に形成し、照
射される光を吸収することによって防止しようとする方
法が考えられている。しかし、前者の方法は、ＡＩｌ電
極１０を凹凸にするだめの工程の難しさのみならず、該
Ａ７電極１０に対しデンディングワイヤ、１− のづ（ンディング性が悪化する危険性を有し、かつ光反
射防止を抜本的に解消することが難しいという欠点があ
った。また後者の方法は炭素粒子からなる膜のエツチン
グが難しいことから、該膜を選択的に除去してＡＡ’電
極１０のボンディング・ぐラド部の開孔を形成する等の
製造技術上において問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前述した装
置の金属電極上に、直接あるいは絶縁層を介して可視光
及び近赤外光に対して高い吸収係数をもつカルコダナイ
ド牛導体、あるいは無定形もしくは多結晶のシリコンか
らなる反射防止層を自己整合的に形成することによって
、フレア、ゴーストの発生を軽減した固体撮像装置及び
その製造方法を提供することを目的とするものである。

以下、本発明を白黒用インターライン転送方式のＣＣＤ
イメージセンサに適用した例について製造方法を併記し
て説明する。

実施例１〔１〕まず、ｐ型半導体基板２１表面に公知の所定の方
法により選択拡散、エツチング処理、開孔等を行ない、
光入射によυ生成した信号電５− 荷をフォトダイオードに蓄積するためのｎ＋型の第１不
純物層２２１’、２２２・・・フォトダイオードに蓄積
された信号電荷を読出して垂直ＣＣＤにおけるチャネル
を形成するためのｎ＋型の第２不純物層２３１，２３．
・・・、前記フォトダイオードでの過剰信号電荷を除去
するためのオーバフロードレインを形成するｎ＋＋型の
第３の不純物層２４・・・、チャネルストッパｐ＋型２
５□、２５゜・・・及び前記第１不純物層２２１．２２
２・・・と第３の不純物層２４・・・とを接続するため
のｎ−型のチャネル部２６・・・を形成した。つづいて
、前記基板２１上に絶縁膜２７を介して、該絶縁膜２７
内に第１の多結晶シリコン電極２８１．２８２・・・、
第２の多結晶シリコン電極２９１，２９２・・・を夫々
段階的に所定距離へだてで設けた。ひきつづき、絶縁膜
２７上に金属電極材料層例えばＡＩ層３０を約１μｍ蒸
着し、さらにとのＡ／層３θ上に例えば無定形シリコン
層３ノをスＩ？ツタ又はグロー放電ＣＶＤ等により形成
した（第２図（−）図示）。

６一〔１１〕次いで、前記無定形シリコン層３１上に写真蝕
刻法により前記基板２１の第１不純物層２２１．２２２
・・・に対応する部分が開孔した第１のレジストパター
ン３２を形成した（同図（ｂ）図示）。つづいて、この
レジストパターン３２をマスクとして、その開孔部３３
・・・から露出する無定形シリコン層３１をプラズマエ
ツチングで除去し、リン酸を含んだエツチング液でＡ１
層３０を除去した後、レゾスト・母ターン３２を取シ除
いて無定形シリコンからなる反射防止層３４・・・及び
Ａｌ電極３５を形成した（同図（ｃ）図示）。

Ｃｉｉｉ　〕次いで、反射防止層３４・・・を含む絶縁
膜２７上に反射防止層３４・・・等を保護するＣＶＤ５
ｔｏ２膜３６を被覆し、更にＣＶＤ　Ｓ　ｉ　Ｏ２膜３
６上にデンディングパッド部形成予定部に対応する部分
が開孔した第２のレジメ）　Ａ？ターン（図示せず）を
形成した。この後、該レジストパルーンをマスクとして
露出するＣＶＤ５ｉ０２膜３６を除去し、更に反射防止
層３４をプラズマエツチングで除去してポンディングパ
ッド部の開孔３７を形成した。次いで、第２のレジスト
パターンを除いて所望の白黒用インターライン転送方式
のイメージセンサを得た（同図（ｄ）図示）。

このようにして得られたイメージセンサにおいては、ポ
ンプイングツ’？　ラド部の開孔３７からＡｌ電極３５
・・・が露出しているものの、その他のＡＪ電極３５・
・・には、可視光及び近赤外光に対して高い吸収係数を
有する反射防止層３４・・・が自己整合的に被覆され、
これにより　Ａｌ電極３５・・・に対する入射光のほと
んどが該反射防止層３４・・・に吸収されるため、Ａｌ
電極３５・・・での反射に起因するフレア、ゴーストの
発生を軽減することができる。

また、上記製造方法によれば、通常知られているエツチ
ング技術によシ容易にデンディングパッド部の開孔３７
等を形成できるため、簡単な製造工程によシ白黒用ＣＯ
Ｄイメージセンサを得ることができる。

たお、上記実施例１では反射防止層を含む絶縁膜上にＣ
ＶＤ　８１０２膜を被覆したが、これに限らずリンがラ
ス膜でもよい。

実施例２〔１〕まず、実施例１と同様にして基板２１上に絶縁膜
２７、Ａ１層３０等を順次形成した。次に、Ａ／層３０
上に第１の８１０２膜３８１を形成し、この第１の５ｔ
ｏ２膜３８１上に例えば無定形シリコン層３９をスパッ
タ又はグロー放電等によ多形成し、更にこの無定形シリ
コン層３９上に第２の８１０２膜３８２を形成した（第
３図（、）図示）。

次に、第２の５ｉ０２膜３８２上に実施例１と同様にし
て第１のレジストパターン４０を形成した（同図（ｂ）
図示）。

（！ｉ）次いで、レジストパターン４０をマスクとして
露出する第２の５ｉ０２膜３８２、無定形シリコン層３
９、第１の８１０２膜３８１及びＡＩ層３０を順次除去
して第２の８１０２膜・母ターン４１、無定形シリコン
からなる反射防止層４２、第１の８１０２膜パターン４
３、Ａｌ電極４４・・・を形成した（同図（Ｃ）図示）
。つづいて、第２の８１０２膜ｉ＋ターン４１を含む絶
縁膜２７上に反射防止層９− ４２・・・等を保護するリンガラス膜４５を被覆し、こ
のリンガラス膜４５上にゾンデイングツ臂ッド部形成予
定部に対応する部分が開孔した第２のレノストパターン
（図示せず）を形成した。この後、第２のレジストパタ
ーンをマスクとして露出するリンガラス膜４５、第２の
５ｔｏ２膜ｊＱターン４ノ、反射防止層４２、第１の８
１０２膜パターン４３を除去し、ポンディングパッド部
の開孔４６を形成した。つづいて、第２のレジスト・母
ターンを除いて所望の白黒用インターライン転送方式の
ＣＯＤイメージセンナを得た（同図（ｄ）図示）。

ところで、前述した実施例１の如＜ＣｖＤＳ１０２膜３
６を、無膜形６リコンからなる反射防止層３４・・・を
含む絶縁膜２７上に形成する際、通常モノシラン（ｓｓ
Ｈ４）と酸素ガスとの熱反応によシ行なわれることが多
く、このときの温度は４００〜５００℃の高温に達する
。したがって、このとき反射防止層３４・・・中のＳｔ
原子がＡｌ電極３５・・・中に拡散し、ポンディングワ
イヤの？１０− ンディングパッド部用開孔３７から露出するＡｌ電極３
５・・・へのがンディング性が悪化する。

また、ＣＶＤ　５ｉ０２膜３６の代シにリンを含んだリ
ンガラス膜を形成する場合、約４００℃の高温で形成す
るため、リンガラス膜中のリンが反射防止層中に拡散し
、これによシＡｌ電極の導電率が高くなってＡＩ電極の
光の反射率が大きくなる。

しかして、上記実施例２のイメージセンサによれば、無
定形シリコンからなる反射防止層４２が第１．第２の５
１０２膜ノぐターン４３，４１間に介在されたサンドイ
ンチ構造となっているため、リンガラス膜４５を形成時
に、反射防止層４２中のＳｔがＡｌ電極４４・・・中に
拡散してポンディングワイヤのＡｌ電極４４・・・への
がンディング性が悪化するのを阻止できる。また、反射
防止層４２とリンガラス膜４５間に第２の５ｔｏ２膜ノ
９ターン４１が介在されているため、リンガラス膜４５
の形成時に、リンガラス膜４５中のリンが反射防止層４
２へ拡散して反射防止層４２の導電性が高くなシ、Ａｌ
電極４４・・・での反射率の増大を招くことを阻止でき
る。

実施例３〔１〕まず、実施例１と同様にして基板２１上に絶縁膜
２７、Ａｌ１層３０等を順次形成した。次に、ＡＪ層３
０上に第１の８１０２膜３８１を形成し、この第１の８
１０２膜３８１上に無定形シリコン層４２をス・母ツタ
又はグロー放電ＣＶＤ等にょ多形成した（第４図（ａ）
図示）。次に実施例１と同様にして無定形シリコン層４
２上に第１のレジストパターン４７を形成した（同図（
ｂ）図示）。次いで、該レジストパターン４７をマスＸ
て、無定形シリコンからなる反射防止層４８、第１の８
１０２膜パターン４９、ＡＡ電極５ｏ・・・を形成した
。つづいて、前記反射防止層４８を含む絶縁膜２７上に
略均−な厚みの第２の５ｉ０２膜３８２を被覆した（同
図（ｃ）図示）。

、　　［ｉｉ）次に、第２の８１０２膜３８２上にリン
ガラス膜５１を被覆し、更に、このリンガラス膜５１上
にデンディングパッド形成予定部に対応する部分が開孔
した第２のレジストパターン（図示せず）を形成した。

更に、このレジスト・リーンをマスクとして露出するリ
ンガラス膜５１、第２の８１０２膜３８２、反射防止層
４８、第１のＳ　ｉ０２膜パターン４９を順次除去して
、がンディングノ４’ッド部の開孔５２を開孔した。こ
の後、第２のレジスト・臂ターンを除去して所望の白黒
用インターライン転送方式のＣＯＤイメージセンサを得
た（同図（ｄ）図示）。

このような構造のイメージセンサによれば、第３図（ｄ
）の構造をもつイメージセンサと同様な効果が得られる
。

なお、上記実施例において、反射防止層の材料として無
定形シリコンを用いたが、これに限らず、カルコゲナイ
ド半導体、多結晶シリコンでもよい。該カルコゲナイド
半導体としては、元素の周期表において６族元素Ｓ　、
　８ｅ　、　Ｔｏを構成成分としたもので、例えば５Ｉ
２５Ａｓ□５Ｔｅ５ｏ。

Ｇｅ１０Ａｓ２０Ｔｅ７０１Ｓｉ１５Ｇｅ１０Ａｓ２５
Ｔｅ５０ＩＧｅ３０Ｐ１０Ｓ６０゜Ｇ、！４０８６０　
ｔ　Ｇｅ２８５ｂ１２Ｓｅ６０　　ｚ　　Ｇｅ５５１’
Ｂ　１２５ｅ５５　ｒ　　ＡＩ’５０Ｓ２０Ｓｅ３０Ｉ
ＡＢ５０Ｓ２０Ｓｅ２０Ｔｅ１０ＴＡ８５５Ｓ１０Ｓｅ
３５Ｔｅ２０゜１３− Ａ８３Ｂ、７５ｅ６１．５１ＡＩ］８Ｓ”９２　ｔ　Ａ
ｓ４０８６０　　、　　ＣｄＳｅ　　。

Ｃｄ−８−８ｓ　　、ＣｄＴｅ　　、Ｃｄ−８ｅ−Ｔｅ
　、（Ｃｄ　、Ｚｎ　）Ｓｅ。

（Ｃｄ　、　Ｚｎ　）Ｔｅ等が挙げられる。但し、無定
形シリコンの代シにカルコゲナイド半導体を用いる場合
、該カルコゲナイド半導体からなる反射防膜やリンガラ
ス層の形成は低温のプラズマＣＶＤ法を用いることが好
ましい。

上記実施例では、反射防止層を被覆する絶縁膜としてＣ
ＶＤ　８１０２膜、リンガラス膜を、反射防止層を挾む
絶縁膜として５１０２膜を用いたが、これに限らずシリ
コンナイトライド（ＳｌｘＮｙ）、アルミナ（ＡＡ！２
０ｘ、）等でもよい。

上記実施例では、電極材料としてｋｌを用いたが、これ
に限らず他の金属でもよい。

上記実施例では、反射防止層、ＡＩ電極を形成する際、
プラズマエツチング、リン酸を含んだエツチング液を用
いて夫々性なったが、これに限らず、リアクティブイオ
ンエツチングにより１４− 一度に形成してもよい。

本発明に係る固体撮像装置は、白黒用インターライン転
送方式のＣＯＤイメーゾセンサに限らず、１次元、２次
元センサ等の固体撮像装置にも同様に適用できる。

また、本発明に係る固体撮像装置としては、白黒用の固
体撮像装置に限らず、カラー用の固体撮像装置にも同様
に適用できる。かかるカラー用固体撮像装置においては
、各画素に対応して各色フィルタを貼り合せるかあるい
は所定の操作をして直接形成しなければならない。該色
フィルタの種類としては、周知の如く、ゼラチン感光膜
に適当な染料を入れた染色フィルタ、銀塩を含んだ感光
乳剤層によるフィルタ等の有機フィルタが知られている
。そして、従来、カラー用固体撮像装置はその基板表面
をほとんど覆っている金属電極からの反射光に起因する
フールア、ゴーストを防止する目的で各フィルタ間に適宜黒部
を形成していた。ところがこの黒部はフィルタによって
十分に透過率を下げることが製造技術上困難であったり
、黒部からの光漏れによって色フィルタの分光特性を変
化させたりする等の欠点があった。しかして、本発明の
カラー用固体撮像装置によれば、金属電極からの反射を
軽減するため、従来のように黒部を用いずに、上記した
ような欠点を解消することができる。

以上詳述した如く本発明によれば、従来装置の金属電極
上に直接あるいは絶縁層を介して可視光及び近赤外光に
対して高い吸収係数をもつ無定形シリコン等からなる反
射防止層を自己整合的に形成することによシ、フレア、
ゴーストの発生を軽減できる高性能の固体撮像装置及び
かかる装置を簡単に製造できる方法を提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の白黒用インターライン転送方式ＣＣＤ
イメージセンサの断面図、第２図（、）〜（ｄ）は本発
明の１実施例である白黒用インターライン転送方式ＣＣ
Ｄイメージセンサの製造工程を示す断面図、第３図（ａ
）〜（ｄ）及び第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実
施例である白黒用インターライン転送方式ＣＣＤイメー
ジセンサの製造工程を示す断面図である。２１・・・ｐｍ半導体基板、２２１，２２２・・・信凰
の第１不純物層、２３．．２３怠・・・ｎ＋型の第２不
純物層、２５１　、’２５２・・・チャネルストツノや
２層、２７・・・絶縁−膜、２８１．２８２　・・・第
１の多結晶シリコン電極、２９１．２９．・・・第２の
多結晶シリコン電極、３ｏ・・・Ａｌ層（金属電極材料
層）、３１．３９．４２・・・無定形シリコン層、３４
．４２．４８・・・反射防止層、３５゜４４．５０・・
・Ａｌ電極、３６・・・ＣＶＤ　５ｉ０２膜、３７　、
４６　、５２　・・・開孔、３Ｂ、−・・第１０８ｉ０
２膜、３８２・・・第２の５ｔｏ２膜、４１・・・第２
の８１０２膜ツヤターフ、４３　、４９　・・・第１の
５ｉｏ２膜ノ母ターン、４５．５１・・・リンガラス膜
。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１７− ３４第２図（ｃ）（ｄ）ス７第　４　図（ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１導電型の半導体基板と、この基板表面に形成
され、光入射によシ生成した信号電荷を蓄積するだめの
複数の第２導電型の第１不純物層と、該信号電荷を読出
すための複数の第２導電型の第２不純物層と、前記基板
上の第１不純物層を除く領域に絶縁膜を介して形成され
た光シールド用の金属電極とからなる固体撮像装置にお
いて、前記金属電極上に直接あるいは絶縁層を介してカ
ルコダナイド半導体、あるいは無定形もしくは多結晶の
シリコンからなる反射防止層を設けたことを特徴とする
固体撮像装置。
（２）第１導電型の半導体基板と、この基板表面に形成
され、光入射により生成した信号電荷を蓄積するだめの
複数の第２導電型の第１不純物層と、該信号電荷を読出
すだめの複数の第２導電型の第２不純物層と、前記基板
上の第１不純物層を除く領域に絶縁膜を介して形成され
た光シールド用の金属電極とからなる固体撮像装置の製
造において、前記絶縁膜上に金属電極材料層を被覆し、
更に直接もしくは絶縁層を介してカルコダナイド半導体
層、あるいは無定形もしくは多結晶シリコン層を形成し
た後、第１不純物層に対応するこれら被膜を選択的にエ
ツチング除去して、光シールド用の金属電極を形成する
と共に、この金属電極上に自己整合的に反射防止層を形
成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。