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発明の名称 固体撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−8272
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−151268
出願日 平成7年(1995)6月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】船橋 國則
発明者 和田 和司
要約 目的
信号の伝播遅延を防止でき、しかも歩留り良く形成できる固体撮像装置を提供すること。

構成
光電変換を行う受光部を有した第1の領域11と、この第1の領域11の周辺に形成された第2の領域12とから構成され、第1の領域11に形成されたゲート電極7が第2の領域12に延出して設けられているとともに、第2の領域12におけるゲート電極7上に平坦化絶縁膜19を介してAl配線20が形成されてなる固体撮像装置において、第2の領域12におけるゲート電極7の厚みを、第1の領域11におけるゲート電極7の厚みより薄く形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 光電変換を行う受光部を有した第1の領域と、該第1の領域の周辺に形成された第2の領域とから構成され、前記第1の領域に形成されたゲート電極が前記第2の領域に延出して設けられているとともに、該第2の領域における前記ゲート電極上に絶縁膜を介して配線が形成されてなる固体撮像装置において、前記第2の領域におけるゲート電極の厚みが、前記第1の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項2】 前記第2の領域における前記ゲート電極はその側面部がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特にCCD型の固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8はCCD型の固体撮像装置(以下、CCD固体撮像装置と記す)の一例を示す要部平面図であり、図9は図8におけるA−A線矢視拡大断面図である。図例のごとくCCD固体撮像装置は、光電変換を行う受光部13と、受光部13で光電変換された信号電荷を転送する垂直レジスタ14とを有した第1の領域11と、該第1の領域11の周辺に形成された走査回路等の第2の領域12とから構成されている。
【0003】第1の領域11における基板15上には、ゲート酸化膜16を介してポリシリコン(Poly−Si)からなるゲート電極17が形成されており、ゲート電極17は第1の領域11内から第2の領域12に延出するように形成されている。つまり、このCCD固体撮像装置においてゲート電極17は、大きく分けて、第1の領域11に形成された部分と、第2の領域12に形成されたバスライン部とから構成され、いずれの部分においても均一な厚みに形成されている。なお、第2の領域12におけるゲート電極17は、基板15上にフィールド酸化膜18を介して形成された状態となっており、さらにゲート電極17上には、これと接続するアルミニウム(Al)配線20が平坦化絶縁膜19を介して形成されている。
【0004】ところで、上記のごとくゲート電極17が形成されたCCD固体撮像装置では、垂直レジスタ14の駆動波形の伝播遅延が、第1の領域11におけるゲート電極17の最も幅の細い部分、いわゆる画素間部17aと呼ばれている部分で決まっている。ところが、画素間部17aの幅は受光部13の面積を決定するためあまり太く出来ず、したがって従来ではゲート電極17の厚みを厚くすることにより第1の領域11における信号の伝播遅延の抑制を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したCCD固体撮像装置では、ゲート電極の膜厚を厚くすると、図10の図8におけるB−B線矢視断面図に示すように、第2の領域12におけるゲート電極17の段差が増大してしまうため、その段差部でAl配線20のカバレッジが悪化して、局所的にAl配線20の厚みが薄い部分aが発生し、Al配線20の抵抗が高くなるという弊害がある。
【0006】また通常、ゲート電極は、第1のPoly−Siパターンと第2のPoly−Siパターンからなるが、ゲート電極の膜厚を厚くすると、上記第1のPoly−Siパターン上に形成される第2のPoly−Siパターン形成用の膜や、Al配線形成用のAl膜のエッチングすべき膜厚が増大し、これらを反応性イオンエッチング(RIE)によりパターニングする際にエッチング残りが発生し易くなる。このエッチング残りは、ゲート電極間のショートの原因となり、CCD固体撮像装置の歩留りを低下させてしまうのである。本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、信号の伝播遅延を防止でき、しかも歩留り良く形成できる固体撮像装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討の結果、以下の知見を得た。通常、固体撮像装置において形成されるゲート電極形成用のポリシリコン膜はCVD法によって堆積されるので膜厚が均一であり、したがってゲート電極の厚みも均一であるが、固体撮像装置の動作の点から考えると、ゲート電極の厚みが必ずしも均一である必要はない。そして、このような知見に基づき、本発明を完成させたのである。すなわち、本発明では、光電変換を行う受光部を有した第1の領域と、この第1の領域の周辺に形成された第2の領域とから構成され、第1の領域に形成されたゲート電極が第2の領域に延出して設けられているとともに、第2の領域におけるゲート電極上に絶縁膜を介して配線が形成されてなる固体撮像装置において、第2の領域におけるゲート電極の厚みを、第1の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成する。
【0008】
【作用】本発明の固体撮像装置によれば、第2の領域におけるゲート電極の厚みが、第1の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成されていることから、第1の領域での信号の伝播遅延を抑制すべく第1の領域におけるゲート電極の厚みを厚くしても、第2の領域におけるゲート電極の段差の増大が抑えられる。また第2の領域におけるゲート電極の段差の増大が抑えられることから、ゲート電極が第1のPoly−Siパターンと第2のPoly−Siパターンとからなる場合、第2の領域における第1のPoly−Siパターンの段差の増大が抑えられるため、この上層に形成される第2のPoly−Siパターン形成用の膜や、配線形成用の膜のエッチングすべき膜厚の増大が抑制される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の固体撮像装置の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例のCCD型の固体撮像装置(以下、CCD固体撮像装置と記す)は、この装置に形成されたゲート電極が図8と同様の平面構造を有しているものの、図8におけるA−A線矢視断面の構造が、図1の要部側断面図に示すように従来と相異している。すなわち本実施例のCCD固体撮像装置は、図8に示した従来と同様、光電変換を行う受光部13と、受光部13で光電変換された信号電荷を転送する垂直レジスタ14とを有した第1の領域11と、該第1の領域11の周辺に形成されたバスライン部等の第2の領域12とから構成されている。
【0010】第1の領域11における基板15上には、図1に示すように、本発明の特徴とするポリシリコン(Poly−Si)のゲート電極7が、例えば約50nm以下の膜厚のゲート酸化膜16を介して形成されている。このゲート電極7は、第1の領域11内から第2の領域12に延出するように形成されており、第2の領域12におけるゲート電極7の厚みが、第1の領域11におけるゲート電極7の厚みより薄く形成されている。本実施例において、第1の領域11におけるゲート電極7の厚みは、垂直レジスタ14の駆動波形の伝播遅延が抑えられる程度、例えば800nm程度に形成されており、したがって第2の領域12におけるゲート電極7は800nmよりも薄い膜厚、例えば300nm程度に形成されている。
【0011】なお、第2の領域12におけるゲート電極7は、基板15上に600m程度の膜厚のフィールド酸化膜18を介して形成された状態となっており、さらに図2にも示すように第2の領域12におけるゲート電極7上には、これと接続するアルミニウム(Al)配線20が平坦化絶縁膜19を介して形成されている。
【0012】上記したCCD固体撮像装置では、ゲート電極7を形成する場合、予め第1の領域11の表面にゲート酸化膜16が形成され、第2の領域12の表面にフィールド酸化膜18が形成された基板15を用意し、まず第1工程として図3に示すように、例えばCVD法によってこの基板15全面に第1のPoly−Si膜71を形成する。次いで図4に示す第2工程を行う。すなわち、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、第1のPoly−Si膜71を所望の形状にパターニングし、図4に示すごとくPoly−Siパターン72を得る。
【0013】次に第3工程として、Poly−Siパターン72を覆う状態でゲート酸化膜16上、フィールド酸化膜18上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィによってレジスト膜をパターニングして、図5に示すように厚膜のPoly−Siパターン72が必要な部分を覆う、すなわちこの実施例では第1の領域11のPoly−Siパターン72を覆うレジストパターン73を形成する。そして第4工程として、レジストパターン73をマスクとしたエッチングにより、図5に示すように、第2の領域12のPoly−Siパターン72を所望の厚さまでエッチバックし、ゲート電極7を得る。図示していないものの、続いて得られたパターンを覆うようにして、絶縁膜、第2のPoly−Si膜を成膜しフォトリソグラフィ、エッチングにより第2のPoly−Si膜を所望の形状にパターニングし、引き続き図5に示すように厚膜のPoly−Siパターンが必要な部分を覆い、エッチングにより第2のPoly−Si膜を所望の厚さまでエッチバックする。
【0014】このようにゲート電極7が形成されるCCD固体撮像装置では、第2の領域12におけるゲート電極7の厚みが、第1の領域11におけるゲート電極7の厚みより薄く形成されていることから、垂直レジスタ14の駆動波形の伝播遅延を抑制すべく第1の領域11におけるゲート電極7の厚みを厚くしても、図2に示すように第2の領域12におけるゲート電極7の段差の増大が抑えられる。この結果、Al配線20は、第2の領域12のゲート電極7の段差部bにおいてもカバレッジが良好となるので、Al配線20の高抵抗化を防止することができるものとなる。
【0015】また第1の領域11におけるゲート電極7の厚みを厚くしても、第2の領域12におけるゲート電極7の段差の増大が抑えられることから、第2の工程において第1のPoly−Si膜のパターン上に形成される第2のPoly−Si膜のエッチングすべき膜厚や、Al配線20形成用のAl膜のエッチングすべき膜厚の増大が抑制される。よって、これらをパターニングする際に、エッチング残りが発生し難くなり、エッチング残りによるゲート電極7間のショートが防止されるので、歩留りの向上を図ることができる。したがって本実施例のCCD固体撮像装置によれば、デバイスの特性に影響を与えることなく歩留りを向上させることができるとともに、信号の伝播速度の高速化を図ることができるものとなる。
【0016】なお、本実施例では、図7(a)に示すように第2の領域12のゲート電極7の側面部7aを略垂直に形成した場合を示したが、図7(b)に示すように上記側面部7aを、基板15側に向けて低位となるテーパ形状に形成してもよい。このようなゲート電極7は、例えば上記したゲート電極7の形成方法の第4工程において、Poly−Siパターン72のエッチバックの際のエッチング条件を変更することにより形成することができる。
【0017】第2の領域12のゲート電極7の側面部7aをテーパ状に形成すると、ゲート電極7の側面部7aをテーパ状に形成していない場合(図7(a)参照)よりも、Al膜20のエッチングすべき膜厚tや、また図示していないが上記第2のPoly−Si膜のエッチングすべき膜厚が低減するため、Al膜20や第2のPoly−Si膜をパターニングする際のエッチング残りの発生を一層防止することができる。また上記実施例では、本発明における第2の領域をバスライン部としたが、第1の領域の周辺に形成された領域であれば、例えば水平レジスタ部等であってもよいのは言うまでもない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像装置によれば、第2の領域におけるゲート電極の厚みが、第1の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成されており、第2の領域におけるゲート電極の段差の増大が抑えられるので、第2の領域のゲート電極の段差部においてもカバレッジが良好な配線が形成されたものとなる。したがって第1の領域のゲート電極における信号の伝播遅延の抑制を図りつつ、配線の高抵抗化を防止することができるものとなる。また第2の領域におけるゲート電極の段差の増大が抑えられることから、ゲート電極が第1のPoly−Siパターンと第2のPoly−Siパターンとからなる場合、第2のPoly−Siパターン形成用の膜や、配線形成用の膜のエッチングすべき膜厚の増大を抑制できるので、これらをパターニングする際のエッチング残りの発生を防止することができる。したがって本発明の固体撮像装置によれば、デバイスの特性に影響を与えることなく歩留りを向上させることができるとともに、信号の伝播速度の高速化を図ることができるものとなる。




 

 


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