JPS61198774A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、転送段へ光が漏れ込むことによって発生する
スミア現象を有効に防止できる固体撮像装置に関するも
のである。

従来の技術 従来の固体撮像装置は、第４図に示すような構造になっ
ている。すなわち、Ｐ型基板１にホトダイオード２、読
み出しゲート部及びｃａｎ転送段３が設けられ、これら
を両側から分離するだめの厚い酸化膜４とその下方に位
置してチャンネルストップ拡散層６が設けられ、ホトダ
イオード２゜読み出しゲート部及びｃｃｎ転送段３の各
々の拡散層表面には、ゲート絶縁膜として、薄い酸化膜
６及び薄い窒化膜７が形成されている。さらにその上に
多結晶シリコンで形成された第１のゲート電極８が形成
され、その上部に酸化膜９を介して多結晶シリコンで形
成された第２のゲート電極１０が形成されている。第１
ゲート電極８及び第２ゲート電極１０を保護し、絶縁す
るだめの厚い酸化膜１１が形成されている。さらにその
上部に光遮蔽のための金属膜１２が読み出しゲート部及
びｃｃｎ転送段３上に形成されている（近代科学社発行
「電荷転送デバイスＣＯＤ　、ＢＢＤの基礎と応用」）
。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構造では、読み出しゲート部及びｃａ
ｎ転送部の拡散層３と光遮蔽のだめの金属膜１２の距離
かはなれており、斜めからの光あるいは、ゲート電極部
などで反射した光が金属膜１２の反射をうけて遮蔽の内
部まで入射してしまい基板内部まで達し、基板１内部で
ホトキャリヤを生じ、転送段へ流れ込み、撮像上スミア
現象となってしまう。また、上記の構成以外の例えば積
層構造と称する上記構造上に、光導電膜を積層し、光導
電膜で光を受け、ホトダイオード、読み出しゲート部、
ＣＯＤ転送段へと信号伝達が行なわれるような構成では
、基板側すなわち、光導電膜を積層する前の基板段差が
光導電膜形成時あるいは形成後の光導電膜特性に大きな
影響を与える。例えば基板側の段差が大きい場合は、光
導電膜の膜厚ばらつきを生じたシ、光導電膜の形成途中
段差部での不均一が生じ耐圧の劣化部などが発生する。

このように基板単体の固体撮像板であっても、積層型の
固体撮像板であっても段差が大きい事の利点はない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、光遮蔽を
より完全なものにし、しかも基板上の段差を低減した構
造を提供することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題を解決するため、読み出し及び転送部
のゲート電極に高融点金属シリサイドを使用し、その膜
厚は、可視光領域での光の透過率が１チ以下になるよう
形成し、信号転送領域への光の入射を阻止する構造とし
たのである。

その製造方法は、第１．第２の絶縁膜で構成されたゲー
ト絶縁膜上に第１の高融点金属シリサイドを形成し、第
３の絶縁膜を第１の高融点金属シリサイド上に積層し、
ホトリソグラフ工程を経て、第３の絶縁膜と第１の高融
点金属シリサイド膜と積層したまま同時に反応性イオン
エツチングによシ垂直にエツチングする。次にその基板
上の全面に第４の絶縁膜を形成し、続いて反応性イオン
エツチングで段差の上及び下の平坦部の第４の絶縁膜を
エツチング除去し、第１の高融点金属シリサイド膜と第
３の絶縁膜のパターン段差側面部のみ第４の絶縁膜を残
し、次にその上にゲート電極部に第５の絶縁膜を形成す
るものである。

作用 本発明は上記した構成により、信号転送部すなわち読み
出しゲート部及びＣＣＤ転送部にゲート電極材料による
光遮蔽をほとんど密着して設けることにより光が基板内
部まで入り込まない構造となりスミア信号を防止するこ
とができる。また構造的には、高融点金属シリサイド膜
をゲート材料として使用することによシ従来の多結晶シ
リコン膜を使用し、最上部へ光遮蔽を設ける構造に比較
し、抵抗が低いため薄い膜厚でゲートを形成でき段差を
大幅に減少させることが出来るものである。

その効果により例えば光導電膜を積層する構造の固体撮
像板などでは、光導電膜の形成のための余裕度が増す。

実施例 第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置の一部
の平面図である。第１図では、ホトダイオード２１が２
個示されており、それに伴ない、電荷の読み出しゲート
部２２及び転送用のｃａｎ領域２３も２組示されている
。この固体撮像装置では、１つのセルはホトダイオード
１個、読み出しゲート部１個、転送部２個所により構成
される。

第１図では１セル以上を示している。２４は第１のゲー
ト電極、２６は第２のゲート電極であり第１ゲート電極
２４及び第２のゲート電極２６は、ＣＯＤ転送部２３上
で重なり部２６を有している。

この重なりは、信号電荷を転送するだめの電荷井戸を効
率よく形成するだめのものであり、第１のゲート電極下
の電荷を、順次第２のゲート電極２５下へ転送する。し
かし第１のゲート電極２４と第２のゲート電極２６は、
絶縁されており、短絡があってはならない。その絶縁は
、重な９部２６の平坦部でも段差のある部分でも同じで
ある。

第１のゲート電極を全面に形成したのち、絶縁膜を形成
し、ホトエツチング工程により同時に、パターン出しを
行なう。この時第１のゲート電極上は絶縁膜により第２
のゲート電極材料を形成しても絶縁されるが第１のゲー
ト電極材料の側面部は、露出している。この側面部に絶
縁膜２７を、全面形成し続いて、反応性イオンエッチな
どにより垂直エツチングを行ない側面の段部にのみ残す
ものである。このようにし第１のゲート電極２４を全面
絶縁膜で被い、次の第２のゲート電極２６を全面に形成
し、ホトエツチング工程を行なうものである。

第２図は、第１図のＡ−人′線断面図である。

半導体基板３１の表面両側に分離のだめの厚い酸化膜３
２があり下部には絵素分離のため濃度の高いｐ型拡散層
３３が設けられている。厚い酸化膜３２にはさまれた領
域は、ホトダイオード領域２１、読み出しゲート部２２
、ＣＯＤ転送部２３より成っており、その上の表面には
ゲート絶縁膜である薄い酸化膜３４、薄い窒化膜３６が
積層にされ形成されている。さらに読み出しゲート部２
２の上部には第１の高融点金属シリサイドで形成された
ゲート部２４が形成されている。さらに第１のゲート部
の上部には第１の絶縁膜３６が形成されており、その積
層構造のパターン側壁には第２の絶縁膜３７が形成され
ている。次に第１の絶縁膜３６と第２の絶縁膜３７にか
こまれた第１の高融点金属シリサイドゲート電極２４の
一端に重なるように第２の高融点金属シリサイドゲート
電極２５が形成されている。次に上記構造の全面に第３
の絶縁膜３８が形成されている。この構造における第１
及第２の高融点金属シリサイドゲート電極は、基板内部
に可視光領域波長の光が入射しないような膜厚としその
透過率は１％以下程度となるよう設定する。例えばＭＯ
シリサイド膜であれば、約１６０ｏÅ以上で上記の値と
なるが余裕度を考慮し、約２０ｏＯ人前後の膜厚が良い
。

本実施例では、ゲート電極材料に高融点金属シリサイド
膜としたが、当然高融点金属のみでもよく、その場合の
ゲート材料膜厚は、シリサイドのそれより薄く出来、さ
らに表面段差をおさえることが出来る。

また本発明では、第１のゲート電極膜及び第１の絶縁膜
を形成しパターン形成した側壁に第２の絶縁膜を形成す
る構成に大きな特徴をもっている。

このことは、ゲート電極膜を形成したのち、ゲート電極
膜を酸化処理することを必要とせずに、その部分のみ絶
縁膜を形成することが出来るものである。まだ多結晶シ
リコン膜のようなステップカバーレジの良い膜を形成し
、図のような形状としたのち酸化し絶縁膜とすることも
出来る。

第３図は、実施例の具体的製造プロセスを示す。

第３図（ＩＬ）は、ｐ型基板３１の主面の両側に分離の
ための厚い酸化膜３２を形成し、その厚い酸化膜の下部
にはチャンネルストップ拡散のｐ十層３３がそれぞれ形
成されている。また、両側の厚い酸化膜の間には、ゲー
ト絶縁膜となる薄い酸化膜３４と薄い窒化膜３６が積層
形成されている。

また、ゲート絶縁膜の下方の基板内には、ホトダイオー
ド領域となる拡散層２１、読み出しゲート部となる拡散
層２２、さらにホトダイオードで生じた電荷を転送する
ためのＣＯＤ転送のための拡散層２３が形成されている
。

第３図（ｂ）は、第３図（２Ｌ）で示めされた構成の上
に、第１のゲート電極となる高融点金属シリサイド２４
ｆｔ全面に形成し、次にその上部に第１の絶縁膜例えば
酸化膜３６を全面に形成したものである。

第３図（Ｃ）は、第３図（ｂ）での構成後、ホトエツチ
ング工程を経て、第１のゲート電極材２４及び第一　１
の絶縁膜３６を形成し、次に第２の絶縁膜３７を全面に
形成する。続いて上記基板を、反応性イオンエッチ装置
に入れ、第２の絶縁膜を方向性強くエツチングする。

そして平坦部例えばゲート電極上や絶縁膜上の第２の絶
縁膜がなくなるまでエツチング除去する。

しかし段差部分では、見かけ状膜厚が厚くなっているの
で平坦部が除去されても特開昭５４−４４４７７号公報
に示されるように段差の側壁では膜が残ることになる。

また段差側壁の残膜量は、第２の絶縁膜の形成膜厚に比
例し、形成膜を厚くすると残膜量も多くなる。このエツ
チングは異方性のエツチングで可能であり、エツチング
条件に於いても残膜量を調整することが出来るものであ
ります。

第３図（ｄ）は、第３図（Ｃ）でゲート電極側壁に第２
の絶縁膜３７全形成したあと続いて、全面に第２の高融
点金属／リサイド膜２６を形成する。次に第１のゲート
電極材の一方端部に重なるように、ホトレジスト３９を
形成したものである。

第３図（６）は、第３図（ｄ）のホトレジスト３９形成
後、高融点金属シリサイド膜２６をエツチングし、ホト
レジストを除去したあと全面に第３の絶縁膜３８を形成
したものである。

以上のような工程によって本実施例の固体撮像装置は構
成されるものである。

本発明の具体例はＭＯＳｉ２で示したが、他にＷＳｉ２
　ＴｉＳｉ２のようなシリサイド膜、Ｔｉ、Ｗ。

Ｍｏのような高融点金属においても同一の効果を出しえ
るものである。

発明の効果 本発明は、固体撮像装置のゲート電極材に高融点金属シ
リサイドを使用し、重ねられるゲート電極の側壁に、高
融点金属シリサイド膜を酸化するのではなく別の絶縁膜
を形成するものである。従って、酸化するだめの段差の
増加を防ぐ事が出来る。また本発明の構造では、次のよ
うな効果も奏する。すなわち本発明では、ゲート電極材
料に高融点金属シリサイド膜を使用することにより膜厚
を薄くでき、段差の低い形状とでき、しかもホトダイオ
ード部以外の部分を光遮蔽することができ、固体撮像装
置のスミア現象を抑制することが可能となる。

また、本発明の構造にすることにより、光導電膜などを
上部に積層する構成においても、下部段差が低い構造で
あるため、製造上歩留りなどの点で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置の平面
図、第２図は第１図のムー人′線断面図、第３図（ａ）
〜（６）は本実施例装置の製造工程を示す断面図、第４
図は従来の固体撮像装置の断面図である。 ２４・・・・・・第１の高融点金属シリサイド、２６・
・・・・・第２の高融点金属シリサイド、３６・・・・
・・第１の絶縁膜、３７・・・・・・第２の絶縁膜、３
８・・−・・・第３の絶縁膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名’　
　２４−一一刺弓ケ“−）電体 ２５−−−オ２Ｑ　・ｌ ２Ｃ−一重ＴＪり奢訃 ２７−！！株膜 第２図　　　　　２７．−□１９．イアー１゜３７−・
−才２６　　＋ｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）読み出し及び転送部のゲート電極に高融点金属シ
   リサイドを使用して可視光波長領域での透過率が１％以
   下となるようにし、信号転送領域への光の入射を阻止す
   るようにしたことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する第１の
   工程と、第１のゲート電極部となる第１の高融点金属シ
   リサイド膜を形成する第２の工程と、第３の絶縁膜を前
   記第１の高融点金属シリサイド膜上に積層する第３の工
   程と、前記積層した第３の絶縁膜と第１の高融点金属シ
   リサイド膜を同時に反応性イオンエッチングにより垂直
   にエッチングする第４の工程と、さらに前記基板の全面
   に第４の絶縁膜を形成し、反応性イオンエッチングによ
   り表面平坦部の第４の絶縁膜をエッチングし、前記第１
   の高融点金属シリサイド膜と第３の絶縁膜のパターン段
   差側面部のみ第４の絶縁膜を残す第５の工程と、第２の
   ゲート電極部となる第２の高融点金属シリサイドを全面
   に形成し、ホトエッチング工程を経てパターン形成し、
   全面に第５の絶縁膜を形成する第６の工程を含むことを
   特徴とする固体撮像装置の製造方法。
3. （３）第３の絶縁膜、第４の絶縁膜、第５の絶縁膜は、
   多結晶シリコン膜を形成した後、酸化処理して形成した
   絶縁膜であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の固体撮像装置の製造方法。