JPS5917778A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌ＠ｄ
Ｄｅｖｉｃｅ　：　ＣＣＤ　）等を用いた固体撮像装置
に関し、特に暗電流補償を行うためのオプティカルブラ
ック領域の構造並びにその製造方法に関するものである
。

〔発明の技術的背景〕

固体撮像装置は、基板上に画素ごとに光を′ｒ扛気信号
に変換する部分を集積化しｆこもので、従来の電子ビー
ムにより走査する撮像管に比して小型、低消費電力で衝
撃等に強く、かつ信頼性が高く長寿命であるという特徴
を有することから広く使用される傾向にある。

固体撮像装置においては、全く光入力がなくても白色雑
音が素子個有のレベルで介在］７、暗電流とよばれてい
る。この暗電流の存在のため、固体撮像装置の出力は各
画素部で光電変換が行われた結果中ずる信号成分と素子
個有の暗電流成分との合計と（〜で取り出される。この
暗電流を打ち消すｆこめの手段として、画素列の一部に
光が当１こらないように光シールドを行９オプティカル
ブラック領域を形成し、この部分で得られた暗電流成分
を各画素部における出力から差し引くことにより、信号
成分のみを取り出すことが行われてｂる。

第１図は従来の固体撮像装置の水平方向の概略断面を示
す図であって、シリコン基板／の上部には画素ごとの感
光部ユが設けられている。なお、各感光部コの周囲には
、布、荷を転送するＣＣＤ部、過剰電荷を排出するオー
バーフロードレイン部、画素間を分離するチャネルスト
ップ部などが設けられているが、本発明に直接関係しな
いため、図では省略する。感光部−の上部には例えば２
酸化珪素（ＳＩＯ２）　　による絶縁膜３が形成され、
その上には第１図における８−Ｂ′線より右側の感光領
域においては感光部コを除いた部分に図示しなｈ多結晶
シリコン等による転送電極および絶縁膜３を介してその
上部感光部以外の部分を光遮へいするためのアルミニウ
ム電極部が、　ａ−ａ’ｉ、ｔ：　り’ＨＥ側のオプテ
ィカルブラック領域においては感光部λを除いた部分に
図示しない多結晶シリコン等による転送電極及び絶縁膜
３を介してその上部に感光部λであるか否かを問わずに
アルミニウムの遮光層ｊが形成されている。アルミニウ
ム電極μとアルミニウム遮光層！及び図示されていない
が周辺部のアルミニウム電極配線は同一工程で形成され
たものである。さらにこれら全体の上部には、リンシリ
ケ−Ｙ・ガラス（ＰＳＧ）等によるパ７シベーゾ冒ン膜
ｔが形成されており、素子全体を保膿している。

このような構造の固体撮像装置においては、オプティカ
ルブラック領域では遮光層ｊが感光部コに光が当たるこ
とを妨げるため、感光部−から光による出カイへ号は発
生せず、暗電流のみが取り出される。

〔背見技術の問題点〕

ところが、このような構造を有する固体撮像装（６，に
おいては、感光領域とオプティカルブラック領域におけ
る電流検出部の構造の相違から暗電流補償が十分でない
場合が生ずる。すなわち、オプティカルブラック領域で
は遮光層ｊによって全域がカバーされているため、感光
領域における電極とは形状が同じではなく感光領域とオ
ブティカルプラＺり領域とでは表面安定化処理の効果が
異なるたｄ）暗電流成分の出力状態が異なってくる。

この表面安定化処理とは、アルミニウム電極形成後、水
Ｘ（Ｈ２）及び窒素（Ｎ、）の混合ガスによるフｔ　　
Ｓングガスのｔ、ｔｏｏないしμｊｔＯ℃の雰囲気中（
′こ置き、アルミニウムをシリコン基板中に拡散させて
接触抵抗を減少させ、また主に水素（Ｈ８）の作用によ
りシリコン基板表面伺近に存在してトラップ作用をする
不純物原子の遊離電子を減少させるために行うものであ
る。したがって、従来のようにシリコン基板を広い面積
で被っているオプティカルブラック領域の遮光層Ｓと感
光領域の電極部μでは、表面安定化の効果に相違が生じ
、暗電流の値に違いが生じることになる。この現象は特
にデバイス温度が上昇したときに顕著に現われ温度変化
に対する暗電流補償が正、シく行われない。

例えば３原色の色ガラスを用いたカラー固体撮像装置に
おいては、色バランスがくずれると一９′問題点がある
。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、デバイス温度の変化があったときで
も安定した暗電流補償を行うことができる固体撮像装置
の構造およびその製造方法を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明にかかる固体撮像装置は、オブティカルブラック
領域にも通常の感光領域と同一形状の金属型４’Ｍを配
し、この上部に遮光層を設けたものであり、表面安定化
処理を金属電極形成後に行うことにより、暗電流補償を
正しく行えるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図および第３図を参照し
ながら詳細に説明する。

第１図は、本発明にかかる固体撮像装置の構成を示す断
面図であって、シリコン基板／の上部には、画素ごとの
感光部λ、および図示されていないが、その周囲にｒ、
ｉ　ＣＣＤ部、オーバーフロードレイン部、チャネルス
トップ部などが設けられており、これらの上部には絶縁
膜３を介して図示されていない多結晶シリコン等による
転送電極、並びにその上部ｅこ絶縁膜３を介してアルミ
ニウム電極／／が形成されているが、第２図におけるａ
−ａ’線右側の感光領域および第２図における８−ａ′
線圧側のオプティカルブラック領域ともに同一パターン
で形成されている。したがって、シリコン基板ｌに対す
る電極の形成条件は感光領域、オプティカルブラック領
域で差はない。アルミニウム電極ｌ／の上には全面にリ
ンシリケートガラス（ＰＳＧ）等による第１層目のパン
シベーシラン膜／２が形成されており、オプティカルブ
ラック領域では第１／ｌのパッジベージ璽ン膜／コの上
にアルミニウム等による遮光層１３が設けられている。

さらに遮光層７３νよび感光領域のパッジベージぢン膜
／ユの上には全面にリンシリケートガラス（ＰＳＧ）等
により第２層目のパッジベージ日ン膜／ｌが形成されて
おり、装置全体を保護している。

とのような構成の固体撮像装置では、感光部コに対する
アルミニウム電極／ｌの形状、配置が感光領域、オプテ
ィカルブラック領域で同じになるため暗電流検出作用は
同一である。

このような構成を有する固体撮像装置を與造するには、
シリコン基板ｌに感光部１、ＣＣＤ部、オーバーフロー
ドレイン部、チャネルストップ部などをエツチング、拡
散、イオン注入などにより形成した後、熱酸化法等によ
り二酸化珪素（Ｓ　１０２）の絶縁膜３を形成する。次
に感光部を除いた部分に２層ないし３層の多結晶シリコ
ンを用いた図示しない転送電極を形成し、更にその上部
に化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　＊　ＣＶＤ　）等により二酸化珪
素（Ｓｉｎ、）の絶縁膜３を形成し、その後第３図（Ｃ
示すようにアルミニウム電極／）を８−、’線毛側の感
光領域、８−８′線圧側のオプティカルプラック領域と
も同じパターンで蒸着法及び写真蝕刻法等により形成す
る。次にこの状態の捷ま水素および窒素の混合ガスによ
るフォーミングガス中で弘００ないしｌ／−５０℃に加
熱して表面安定化処理を行ってアルミニウム電極とシリ
コン基板との接触抵抗の減少とシリコン基板と絶縁膜界
面に含まれている不純物中の浮遊電子の減少をさせる。

この後、全体にＰＳＧ＃によるバ７シペーシ四ン膜を化
学気相成長法等により形成し、次に第一図に示すようＫ
ｍ−ａ’線圧側のオプティカルプラック領域となる部分
には、その部分全体を被うようにアルミニウム等による
遮光層１３を蒸着法等により形成し、最後に再びＰＳＧ
等によるＰｉｊ層目のパッジベージ冒ン膜／りを化学気
相成長法等により形成する。これらの各工程は通常の半
導体製造プロセスとして使用されている各技術を用いて
行うことができる。

以上の実施例において電極はアルミニウムを使用してい
るが、他のいかなる電極用金属も使用することができる
。また、パッジベージ四ン膜ばＰＳＧの他、ホウ素シリ
ケートガラス（ＢＳＧ）シリコンナイトライド（ＳＩＮ
ｌｌ）等のあらゆるバッジベージ百ン膜が使用でき、遮
光層の拐料は不透明な材料であればいずれも使用できる
。さらに遮光層が雑音源にならないようにこれを金属で
構成し接地することも可能である。

本発明にかかる固体撮像装置およびその製造方法はオプ
ティカルブラック部を有して暗電流補償を行う撮像装置
にはいずれも適用することが可能であり、実施例のよう
なＣＯＤを用いたものの他、ＭＯＳセンサ、電荷注入装
置（Ｃｈａｒｇｅ　　ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ
）などにも適用することができる。

〔発明の効果〕

オプティカルブラック領域および感う“Ｃ領域において
同一形状を有する金属電極と、このオプティカル領域の
みを遮光する遮光層を有することを特徴とする本発明に
かかる固体撮ｆｘｒ装置においては、オプティカルブラ
ック領域、感光領域（ておける電極構造の相違による暗
輩流検出ノベルの相違を防止することができる。

１だ、電極形成後に行われる表面安定化処理による接触
抵抗およびトランプ減少の効果が、感光領域とオプティ
カルブラック領域とで全く同じになるから、副領域にお
ける暗電流のレベルおよび温度特性は全く同じであり、
デバイス温度の上滑りこよっても暗電流の相違が生じる
ことはない。

凍１こ、遮光層が接地された金属層である本発明にかか
る固体撮像装置においては、遮光層が電磁波に対してア
ンブナとなって雑音を発生させるようなことがない。

さらに電極と遮光層をともにアルミニウムとしブ、二本
発明（ｌこかかる固体撮像装置においては半導体製造プ
ロセスで最も普通に行われている蒸着金属材料であるた
め製造が容易であるといり効果がある０ オプティカルブラック領域と感光領域に同一形状の電極
を形成し、その後に表面安定化処理を行い、パッシベー
ション膜を形成し、オプティカルブラック領域にのみ遮
光層を形成する他の発明においては、表面安定化処理の
効果が感光領域にもオプティカルブラック領域にも同等
に作用するため、副領域における暗電流の温度特性やレ
ベルが異なることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像装置の構成を示す概略断面図、
第２図は本発明にかかる固体撮像装置の構成を示す概略
断面図、第３図は本発明にがかる固体撮像装置製９造の
途中工程を示す概略断面図である。 ／・・・シリコン基板、λ・・・感光部、３・・・絶縁
膜、μ、７ｋ・・アルミニウム電極、！、／３・・・ア
ルミニウム遮ｉＷｉ、（、、ｉ２．／ｌＡ・・・パ／シ
ペーシ日ソ膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　暗電流を検出するためのオプティカルブラック領域
   を有する固体撮像装置において、このオプティカルブラ
   ック領域および感光領域において回−形状を有する金属
   電極と、前記オプティカルブラック領域のみを遮光する
   遮光層 とを具（ｌｉｆｔ　したことを特徴とする固体撮像装置
   。 ）　遮光層が接地されＴこ金属層であることを特徴とす
   る！ｒ！ｊ許精求の範囲第１項記載の固体撮像装置。 ３　金に電（台ｉおよび遮光層がともにアルミニラｌ、
   である４、１？許請求の範囲第１項又は第２項記載の固
   体４ｉ１’＞像装置、。 ν　、うブチイーｉノルブランク領域をイｊする固体撮
   像装置の製造方法において、 オプティカルブラック領域および感光領域に同一形状の
   金属電極を形成する工程と、水素および窒素の混合ガス
   雰囲気中で表面安定化を行う工程と、 全面にパッジベージ目ン膜を形成する工程と、オプティ
   カルブラック領域にのみ遮光層を形成する工程 とを具備したことを特徴とする固体撮像装置の製造方法
   。