JPS6035830B2

JPS6035830B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPS6035830B2
Application number: JP56010670A
Authority: JP
Inventors: 正義尾崎; 吉和茶谷; 理京極
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1981-01-26
Publication date: 1985-08-16
Also published as: JPS57124467A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シリコン基板につくり込まれた多数のビット
アドレス用ＭＯＳトランジスタ上に光導電膜を設け、こ
の光導電膜を前記ＭＯＳトランジスタのソース電極に接
続してなる固体撮像装置に関する。

多数のビットアドレス用ＭＯＳトランジスタ、フオトダ
ィオードおよびシフトレジスタ用素子等を単一のシリコ
ン基板につくり込んだ固体撮像装置は、通常、第１図に
示すように構成さ．れる。

ここで、１は多数のＭＯＳトランジスタまたは電荷転送
素子からなる水平シフトレジスタ、２は同様の垂直シフ
トレジスタ、３ａ，３ｂ，・…・・はは列アドレス用Ｍ
ＯＳトランジスタ、４ａ，４ｂ，．・・・・・はビット
アドレス用ＭＯＳトランジスタ、５ａ，５ｂ，……は
ＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂ，…・・・のソース電
極部に形成されたフオトダィオード、６は負荷抵抗、７
はバイアス用電源、８ａ，８ｂ，……はポリシリコン等
はらなる行アドレスライン、９ａ，９ｂ，……はアルミ
ニウムまたはポリシリコン等からなる列アドレスライン
、１０はビデオ信号出力端子を示す。なお、水平、垂直
シフトレジスタ１，２は、２相クロックパルスＣｐｘ，
ＣｐｙおよびシフトパルスＳｐｘ，Ｓｐｙにより駆動さ
れる。一方、光導電膜を備えた固体撮擬装暦では、フオ
トダィオード５ａ，５ｂ，・・・・・・に代えて光導電
膜が適用される。

この場合、ビットアドレス用ＭＯＳトランジスタとその
ソース領域！に接続された光導電膜とは第２図に示すよ
うな関係に構成され、１１こまＰ（またはＮ）導電型の
シリコン基板、１２は多数のＭＯＳトランジスタを相互
に絶縁分離するためのフィールド酸化膜、１３はＮ（ま
たはＰ）導電型のソース領域、１４はＮ（またはＰ）導
電型のドレィン領域、１５はゲート酸化膜、１６はポリ
シリコンからなる．ゲート電極、１７はＣＶＤ法等によ
り形成された第１の層間絶縁膜、１８ａ，１８ｂはアル
ミニウムまたはモリブデン等からなるドレィン電極およ
びソース電極、１９は第２の層間絶縁膜、２川ま光導電
膜、２１はソース電極１８ｂにオーミツク接触し絶縁膜
１９上まで延びた光導電膜接続用電極、２２は透明電極
を示す。このような光導電腰付き団体撮像装置は、光感
度、残像およびブルーミング等において良好な特性を示
すのであるが、光導電膜２０の下地としてのシリコン基
板１１の表面には多数の急峻な凹凸（段差２〜３仏）が
存在するので、階電流が非常に大きい値となる。

因みにＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＴｅおよびｌｎ２Ｔｅ
３からなる光導電膜を、平坦な基板表面に蒸着形成した
場合の暗電流はたかだか２〜４ｎＡ／ｃ冶であるのに対
し、多数の急峻な凹凸（段差約２．６仏）を有するＳｉ
０２上に蒸着形成した場合の８音電流は２００〜４０仇
Ａノのに達する。その上、かかる急峻な凹凸は、局部的
なブレークダウンを誘発するので、いわゆる白きずの発
生原因となる。本発明の固体撮像装置は、たとえば第３
図に示すように構成され、第２の層間絶縁膜２３は比較
的平坦な表面を備える。これは、第２の層間絶縁膜２３
を耐熱性樹脂により形成したからであり、この絶縁膜２
３に形成されたコンタクトホール２４を通じて光導電膜
接続用電極２１がソース電極１８ｂにオーミック穣触し
ている。前記耐熱性樹脂は、シリコン基板１１中の界面
準泣を減少させるべく施される水素雰囲気中約４５０℃
での加熱処理に耐えうるものでなければならない。また
、光導露膜２０が結晶質の場合、真空中約４８０ｏＣに
おける活性化加熱処理に耐えうるものでなければならな
い。そこで以下にのべる実施例では、日立化成工業欄製
の耐熱性樹脂ＰＩＱ（商品名）を用いる。ドレィン電極
１８ａおよびソース電極１８ｂを形成したのち、ＰＩＱ
樹脂液を滴下し、スピナー塗布法（回転塗布）により表
面平坦な第２の層間絶縁膜２３を得る。

得られた膜の厚さは１〜８ｒであり、これを加熱処理し
て硬化させる。この後、フオトェッチング法により層間
絶縁膜２３にコンタクトホール２４を形成するのである
が、このときオーバェツチングまたは硬化温度を調整す
ることによってコンタクトホール２４に４５０以下の勾
配を付すのが望ましい。この後、光導電膜援続用電極２
１を形成するのであるが、同電極２１と層間絶縁膜２３
との間に大きい熱願彰張係数差が存在すると電極２１に
クラックを生じる。

電極２１をアルミニウム、チタニウムまたはそれらの合
金で形成すると前記クラックの発生を押えうるのである
が、アルミニウムやチタニウム等は光導電膜２０を真空
中加熱処理する段階で光導電膜２０と結晶化し、階電流
を増大させる。また、光導電膜接続用電極２１をニオブ
、ジルコニウム、クロムまたはそれらの合金により形成
すると、電極２１の表面に接して形成された結晶質光導
電膜の階電流を非常に小さい値に抑えうるのであるが、
樹脂からなる第２の層間絶縁膜２３上に直接ニオブ、ジ
ルコニウムまたはクロム等を蒸着すると、この金属膜に
クラックを生じる。そこで第３図に示す実施例では、ア
ルミニウム、チタニウムまたはこれらの合金からなる第
１層２１ａを５００〜５０００Ａ、好ましくは約１００
０Ａの厚さに蒸着形成し、その後、ニオブ、ジルコニウ
ム、クロムまたはそれらの合金からなる第２層２１ｂを
１００〜３０００Ａ、好ましくは約５００△の厚さに蒸
着形成する。そして、この複合金属膜にフオトェッチン
グ加工を施し、所定パターンの光導電膜接続用電極２１
を得る。次いで、シリコン基板１１中の界電準位を下げ
るための水素雰囲気中約４５０ｑ○での加熱処理を施し
、しかるのち、光導電膜２０の第１層としてのＺｎＳｅ
を０．０３〜０．５仏の厚さに蒸着する。

次いで、第２層としての（ＺｎＴｅ），‐ｙ（ＩＱＴｅ
３）ｙを０．２〜３．０ｒの厚さに蒸着し、第３層とし
てのＣｄＴｅを０．１〜２．０仏の厚さに蒸着し、第４
層としてのＺｎＣｅを０．０３〜０．５仏の厚さに蒸着
する。そして、真空中３００〜５５０００での活性化加
熱処理を施し、最後に透明導電膜２２としてのｌｎ２０
３またはＳｎ０２を０．０２〜０．５仏の厚さに蒸着す
る。第２の層間絶縁膜２３は樹脂からなり、回転塗布に
より形成されるため、その表面は第２図に示す従来のも
のに比べて平滑である。

第４図に示す実施例では、コンタクトホール２４内に導
電性材料からなるべデスタル２５を埋設しているので、
絶縁膜２３の表面は一層平滑となっている。光導電腰２
０の膜厚が１．５りを越えると、下地の層間絶縁膜２３
との熱膨脹係数差のために光導電膜２川こクラックを生
じ、階電流が増大する。一方、光導電膜２０の膜厚が１
．５仏以下であると、赤色光または近赤外光に対する感
度が低下する。そこで第５図に示す実施例では、樹脂か
らなる第２の層間絶縁膜２３の全表面にＣＶＤ法で形成
されたシリコン酸化膜またはリンドーブのシリコン酸化
勝またはシリコン窒化膿からなる厚さ０．０１〜０．５
山の表面層２６を有せしめている。従ってこの場合、表
面層２６および第２の層間絶縁膜２３にコンタクトホー
ルを形成したのち、接続用電極２１および光導電膜２０
を形成することになるが、光導電膜２０の下地への密着
性がすこぶる良好となり、光導電腰２０の膜厚を１．５
〃以上に設定しなくても光導電膜にクラックの発生がな
く、しかも接続用電極２１をニオブ、ジルコニウム、ク
ローム、またはそれらの合金の単一層で形成しても、こ
の電極にクラックの発生が認められなかつた。光導電腰
２０としては、前記４層構造のもののほか、ＺｎＳｅま
たはＺｎＳを正孔阻止層とし、これに（Ｚｎ，〜Ｃｄｘ
Ｔｅ），‐ｙ（ｌｎ２Ｔｅ３）ｙをへテロ接合したもの
、ＺｎＳｅまたはＺｎＳを正孔阻止層としてこれに（Ｚ
ｎＴｅ），‐ｙ（１山Ｔｅ３）ｙ層およびＣｄＴｅ層を
積層したもの、ＣｄＴｅを主成分とするもの、あるいは
Ｓｉ一日（アモルフアルＳｉ）からなるもの等を用い得
る。

以上のように本発明の固体撮像装置においては、とくに
層間絶縁膜を樹脂で形成するので、容易に平坦な表面を
得ることができ、光導電膜の下地が平滑化されて時電流
を小値に抑えることが可能となる。

また、樹脂の表面に厚さ０．０１〜０．５仏のシリコン
酸化膜またはシリコン窒化膜を設けることによっては、
光導電腰の下地への密着性が良好となり、クラックの発
生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像装置の一般的な回路構成を示す回路図
、第２図は光導電膜付き固体撮像装置の一部分の拡大断
面図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明の実施例の
要部の拡大断面図である。１１・・・・・・・・・シリコン基板、１３・…・・ソ
ース領域、１４・・・・・・ドレィソ領域、１８ａ・・
…・ドレィン電極、１８ｂ・・・・・・ソース電極、１
９，２３・・・・・・第２の層間絶縁膜、２０・・・・
・・光導電膜、２１・・・・・・光導電膜接続用電極、
２６・・・・・・表面層。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１多数のＭＯＳトランジスタがつくり込まれたシリコ
ン基板と、このシリコン基板上のドレイン電極を覆う層
間絶縁膜と、上記シリコン基板上のソース電極にオーミ
ツク接触し前記絶縁膜上に延びた接続用電極と、この接
続用電極上に蒸着形成された光導電膜とを備えてなり、
前記層間絶縁膜は少なくとも一部分が耐熱性樹脂からな
り平担な表面を有していることを特徴とする固体撮像装
置。２層間絶縁膜は、耐熱性樹脂と、その表面に付設され
た厚さ０．０１〜０．５μのシリコン酸化膜またはシリ
コン窒化膜とからなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の固体撮像装置。３接続用電極は、チタニウム、アルミニウムまたはそ
れらの合金からなる第１層と、ニオブ、ジルコニウム、
クロムまたはそれらの合金からなる第２層とからなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装
置。