DE4435375A1 - CCD-Bildsensor und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen CCD-Bildsensor und ein Her­ stellverfahren für einen solchen, spezieller die Verbesse­ rung der Verdrahtung der Ladungsübertragungselektroden eines solchen.

Als Verfahren zum Abtasten von Signalen unter Verwendung von Abtastvorrichtungen, wie einen CCD, existieren das Zwischen­ zeilenverfahren und das Vollbildverfahren.

Unter diesen Verfahren ist das Vollbildverfahren ein sol­ ches, bei dem ein in mehrere Teilbilder unterteiltes Voll­ bild in der Reihenfolge des Empfangs der Teilbilddaten abge­ tastet wird, während das Zwischenzeilenverfahren ein solches ist, bei dem ein Vollbild in ein geradzahliges Halbbild und ein ungeradzahliges Halbbild unterteilt wird, die abwech­ selnd abgetastet werden, wobei zugehörige Daten für das ge­ radzahlige Halbbild bzw. für das ungeradzahlige Halbbild er­ halten werden.

Da die Abtastgeschwindigkeit beim Vollbildverfahren schnell ist, wird dieses Verfahren bei militärischer Ausrüstung wie einem Marschflugkörper verwendet, was es erlaubt, das Bild eines sich schnell bewegenden Objekts zu erfassen, wohinge­ gen das Zwischenzeilenverfahren meistens beim Abtasten eines Fernsehvollbilds nach dem NTSC- oder dem PAL-Verfahren ver­ wendet wird, da die Abtastgeschwindigkeit bei diesem Verfah­ ren klein ist, wodurch es zu einer Art Stabilität des Bilds kommt.

Ein üblicher CCD-Bildsensor für das vorstehend genannte Zwi­ schenzeilenverfahren ist ein Bilderfassungselement, das Videosignale erzeugt und das, wie in Fig. 1 dargestellt, folgendes umfaßt: mehrere in einem matrixförmigen Feld an­ geordnete Photodiodenbereiche mit festgelegtem gegenseitigem Abstand auf einem Halbleitersubstrat wie einem solchen aus Silizium, die Bildsignalladungen durch Umsetzen von Photo­ signalen in elektrische Signale erzeugen; mehreren Bereichen mit vertikalen CCDs (VCCD), die jeweils zwischen den Photo­ diodenbereichen in vertikaler Richtung ausgebildet sind, um die in den Photodiodenbereichen erzeugten Bildsignalladungen in vertikaler Richtung zu übertragen; einen unter den VCCD- Bereichen in horizontaler Richtung ausgebildeten horizonta­ len CCD-Bereich (HCCD-Bereich), um die von den VCCD-Berei­ chen in vertikaler Richtung übertragenen Bildsignalladungen in horizontaler Richtung zu übertragen; und einen Meßver­ stärker zum Erfassen der aus dem HCCD-Bereich übertragenen Bildsignalladungen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Photodiodenbereiche und die VCCD-Bereiche eines herkömmlichen CCD-Bildsensors erläutert.

Fig. 2 zeigt das Layout der Übertragungsgatter eines her­ kömmlichen CCD-Bildsensors; Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Metallverdrahtung und eine optische Abschirmschicht eines herkömmlichen CCD-Bildsensors und Fig. 4 ist ein Quer­ schnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 3, wobei die in den Photodioden (PD) angesammelten Bildsignalladungen in die VCCD-Bereiche übertragen werden und mehrere Übertragungs­ gatter PG₁ bis PG₄ in den VCCD-Bereichen ausgebildet sind, um die Bildsignalladungen in den VCCD-Bereichen vertikal zu übertragen.

Hierbei liegen zwei Übertragungsgatter TG vor, die vorhanden sind, um die Bildsignalladungen zu übertragen, die sich in den Photodioden der VCCD-Bereiche angesammelt haben, ent­ sprechend jedem Vollbild aus zwei Halbbildern.

Das heißt, daß ein erstes Übertragungsgatter TG₁ ein solches ist, das dazu dient, die Signalladungen der Photodioden PD1, die in vertikaler Richtung für die ungeradzahligen Halbbil­ der angeordnet sind, d. h. die in ungeradzahligen HCCD-Zei­ len angeordnet sind, an den VCCD-Bereich zu übertragen, und daß ein zweites Übertragungsgatter TG₂ ein solches ist, das dazu dient, die Signalladungen der Photodioden PD2, die für die geradzahligen Halbbilder in vertikaler Richtung vorlie­ gen, d. h., die in geradzahligen HCCD-Zeilen angeordnet sind, an die VCCD-Bereiche zu übertragen.

Das erste Übertragungsgatter TG₁ ist mit einer ersten Über­ tragungsgatterelektrode PG₁ verbunden, und das zweite Über­ tragungsgatter TG₂ ist mit einer dritten Übertragungsgatter­ elektrode PG₃ verbunden, wodurch die in den Photodioden PD angesammelten Bildsignalladungen beim Anlegen einer Trigger­ spannung durch VCCD-Taktsignale VΦ₁ und VΦ₃ an den VCCD- Bereich übertragen werden, welche Signale an die Übertra­ gungsgatter PG₁ und PG₃ angelegt werden und vier Phasen auf­ grund von Taktsignalen VΦ₁, VΦ₂, VΦ₃ und VΦ₄ übertragen wer­ den.

Die an den VCCD-Bereich übertragenen Bildsignalladungen wer­ den durch das Potential der VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄, die an die Übertragungsgatterelektroden PG₁ bis PG₄ angelegt werden, in vertikaler Richtung übertragen.

Beim vorstehend beschriebenen CCD-Bildsensor ist über den VCCD-Bereichen, dem HCCD-Bereich und den Übertragungsgattern ein optisches Abschirmmetall (OSM) ausgebildet, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Das heißt, daß, damit Licht in allen Bereichen einschließ­ lich des HCCD-Bereichs und des VCCD-Bereichs abgeschirmt wird, das optische Abschirmmetall auf der ganzen Oberfläche mit Ausnahme der Photodiodenbereiche vorhanden ist, da diese Licht zum Erzeugen von Bildsignalladungen empfangen sollen, während der HCCD-Bereich und die VCCD-Bereiche nur die in den Photodiodenbereichen erzeugten Signalladungen so über­ tragen sollen, daß es zu keinem Vermischen benachbarter Bildsignalladungen kommt.

Der Betrieb eines solchen herkömmlichen CCD-Bildsensors beim Zwischenzeilenverfahren ist der folgende.

Wie in Fig. 5a dargestellt, ist die zeitliche Steuerung von VCCD-Taktsignalen VΦ₁ bis VΦ₄ zum Anlegen an die Übertra­ gungsgatterelektroden PG₁ bis PG₄ dargestellt, und in Fig. 5b sind die VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄ innerhalb eines Einheitsabschnitts K in Fig. 5a dargestellt.

Wenn Licht auf eine Photodiode PD fällt, werden in dieser abhängig von der Stärke des einfallenden Lichts Bildsignal­ ladungen erzeugt, die auf die an die Übertragungsgatter­ elektroden PG₁ bis PG₄ angelegten VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄ hin an einen VCCD-Bereich übertragen werden.

Das heißt, daß die Signalladungen ungeradzahliger Halbbilder auf das Anlegen der VCCD-Taktsignale VΦ₁ und VΦ₂ an die Übertragungsgatterelektroden PG₁ und PG₂ hin übertragen wer­ den; dabei werden beim Anlegen einer Spannung V₁ hohen Zu­ stands an das erste Übertragungsgatter TG₁ die in einer auf einer ungeradzahligen HCCD-Zeile liegenden Photodiode PD₁ erzeugten Signalladungen an einen VCCD-Bereich übertragen.

Andererseits werden die Bildsignalladungen der geradzahligen Halbbilder auf die an die Übertragungsgatter PG₃ und PG₄ angelegten VCCD-Taktsignale VΦ₃ und VΦ₄ hin übertragen; beim Anlegen der Spannung V₂ hohen Zustands an das zweite Über­ tragungsgatter TG₂ werden die in einer auf einer geradzahli­ gen HCCD-Zeile liegenden Photodiode PD₂ erzeugten Signal­ ladungen an den VCCD-Bereich übertragen.

Die an die VCC-Bereiche übertragenen Signalladungen werden, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist, durch das VCCD-Takt­ signal an den HCCD-Bereich übertragen, und zwar durch das an die Übertragungsgatterelektroden PG₁ bis PG₄ angelegte Potential, und dann werden sie auf das an den HCCD-Bereich angelegte HCCD-Taktsignal an den Meßverstärker übertragen, und schließlich werden sie durch den Meßverstärker als In­ formationsspannung nach außen übertragen.

Jedoch bestehen beim vorstehend genannten herkömmlichen CCD- Bildsensor mit dem Zwischenzeilenverfahren die folgenden Schwierigkeiten.

Erstens wird, da die Breiten der Übertragungsgatterelektro­ den PG₁ bis PG₄, an die VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄ ange­ legt werden, mit der Entwicklung von CCD-Bildsensoren mit höherer Auflösung und größerer Pixelzahl (eine Million bis zwei Millionen Pixel) schmaler werden, der Oberflächenwider­ stand der Übertragungsgatterelektroden größer. Demgemäß kann keine ausreichend hohe Taktfrequenz schneller VCCD-Taktsi­ gnale VΦ₁ bis VΦ₄ erreicht werden, was den Ladungsübertra­ gungswirkungsgrad für die Bildsignalladungen verringert, was zu schlechter Auflösung führt.

Zweitens besteht, wenn die Breite der Übertragungsgatter­ elektroden schmaler wird, die Wahrscheinlichkeit, daß Lei­ tungen brechen, und wenn einmal eine Unterbrechung in einer Übertragungsgatterelektrode vorliegt, können die Bildsignal­ ladungen der Photodioden an der unterbrochenen Leitung nicht übertragen werden, was die Zuverlässigkeit verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ladungsüber­ tragungswirkungsgrad von Bildsignalladungen dadurch zu ver­ bessern, daß der Widerstand der Übertragungsgatterelektroden selbst bei hoher Pixeldichte verringert ist.

Die Erfindung ist für einen CCD-Bildsensor durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 und für ein Verfahren zum Her­ stellen eines solchen durch die Lehre des beigefügten An­ spruchs 2 gegeben.

Beim erfindungsgemäßen CCD-Bildsensor ist die optische Ab­ schirmschicht aus Metall in zwei Schichten unterteilt. Die erste läßt die photoelektrischen Umsetzbereiche und die VCCD-Bereiche frei. Die zweite deckt die VCCD-Bereiche ab und kontaktiert innerhalb eines jeweiligen VCCD-Bereichs diejenigen Übertragungsgatterelektroden, denen jeweils das­ selbe Taktsignal zugeführt wird. Dadurch weisen die Übertra­ gungsgatterelektroden selbst dann kleinen Widerstand auf, wenn sie sehr schmal ausgebildet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Layout eines herkömmlichen CCD-Bildsensors.

Fig. 2 ist ein Layout von Übertragungsgatterelektroden bei einem herkömmlichen CCD-Bildsensor.

Fig. 3 ist ein Layout optischen Abschirmmaterials bei einem herkömmlichen CCD-Bildsensor.

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 3.

Fig. 5a zeigt die zeitliche Steuerung von Taktsignalen VΦ₁ bis VΦ₄ bei einem CCD, die an Übertragungsgatterelektroden angelegt werden.

Fig. 5b zeigt die zeitliche Steuerung von Taktsignalen VΦ₁ bis VΦ₄ bei einem CCD innerhalb eines Einheitsabschnitts K in Fig. 5a.

Fig. 6 ist ein Layout von Übertragungsgatterelektroden und optischem Abschirmmaterial bei einem erfindungsgemäßen CCD- Bildsensor.

Fig. 7a bis 7f sind Querschnitte, die Herstellprozesse für einen CCD-Bildsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 8a bis 8d sind perspektivische Ansichten, die Herstell­ prozesse für einen CCD-Bildsensor gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 9a bis 9d sind Schnitte, die Herstellprozesse für einen CCD-Bildsensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 6 ist ein Layout von Übertragungsgatterelektroden und optischem Abschirmmaterial bei einem erfindungsgemäßen CCD- Bildsensor mit Photodiodenbereichen PD, die matrixförmig an einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, das Bildsignal­ ladungen durch Umsetzen von Photosignalen in elektrische Signale erzeugt; VCCD-Bereichen, die jeweils zwischen den Photodiodenbereichen in vertikaler Richtung ausgebildet sind, um in den Photodiodenbereichen PD erzeugte Bildsignal­ ladungen in vertikaler Richtung zu übertragen; einem HCCD- Bereich (in Fig. 6 nicht dargestellt), der an der Unterseite der VCCD-Bereiche horizontal angeordnet ist, um die von den VCCD-Bereichen übertragenen Bildsignalladungen in horizonta­ ler Richtung zu übertragen; und einem (nicht dargestellten) Meßverstärker.

Auf dem Halbleitersubstrat sind, entsprechend dem eingangs beschriebenen Fall, eine Mehrzahl erster, zweiter, dritter und vierter Übertragungsgatterelektroden PG₁ bis PG₄ wieder­ holt ausgebildet, um in den Photodiodenbereichen PD angesam­ melte Bildsignalladungen an die VCCD-Bereiche zu übertragen und in den VCCD-Bereichen in vertikaler Richtung zu übertra­ gen.

Auf ähnliche Weise, wie vorstehend beschrieben, gehören zu dem Übertragungsgattern zum Übertragen der in den Photodio­ denbereichen PD angesammelten Bildsignalladungen in die VCCD-Bereiche zwei Übertragungsgatter TG₁ und TG₂, die jedem Vollbild mit zwei Halbbildern entsprechen. Genauer gesagt, sind auf der ersten Übertragungsgatterelektrode PG₁ und der dritten Übertragungsgatterelektrode PG₃ Übertragungsgatter TG₁ und TG₂ ausgebildet, um die in den Photodiodenbereichen angesammelten Signalladungen an die VCCD-Bereiche zu über­ tragen.

Mehrere erste optische Abschirmmetalle OSM₁ sind über den Bereichen mit Ausnahme der Photodioden und der Übertragungs­ gatterelektroden PG₁ bis PG₄ zum Abschirmen von Licht ange­ ordnet, und zweite Metalle OSM₂ stellen die Verbindung zwi­ schen Übertragungsgattern unter den wiederholt ausgebildeten Übertragungsgattern PG₁ bis PG₄ her, an die dieselben Takt­ signale angelegt werden. Hierbei sind die zweiten Metalle OSM₂ über jedem VCCD-Bereich zwischen den ersten Metallen OSM₁ ausgebildet, durch welches Layout die ersten und zwei­ ten Metalle OSM₁ und OSM₂ Licht abschirmen können, das auf Teile mit Ausnahme der Photodiodenbereiche fällt.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend beschriebenen CCD-Bildsensors beschrieben.

Die Fig. 7a bis 7f sind Schnitte, die einen Herstellprozeß eines CCD-Bildsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen, und die Fig. 8a bis 8d sind perspektivische Ansichten, die diese Herstellschritte veran­ schaulichen, wobei die Fig. 7a bis 7f Schnitte entlang der Linie B-B′ in Fig. 6 sind.

Wie in den Fig. 7a und 8a dargestellt, werden die Photodio­ denbereiche PD und die Bereiche VCCD durch einen selektiven Injektionsprozeß von n-Fremdstoffionen in ein p-Halbleiter­ substrat 1 hergestellt. Ein Gateisolierfilm 2 wird auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Mehrere Übertragungsgate­ elektroden PG₁, PG₂, PG₃ und PG₄ werden auf jedem der VCCD- Bereiche ausgebildet. Auf der gesamten Fläche derselben wer­ den ein erster Isolierfilm (Niedertemperatur-Oxidfilm) 3 und ein zweiter Isolierfilm (Nitridfilm) 4 aufeinanderfolgend ausgebildet. Hierbei sind alle Übertragungsgatterelektroden PG₁, PG₂, PG₃ und PG₄ durch Isolierfilme getrennt, was je­ doch in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Eine derarti­ ge Anordnung erfolgt dadurch, daß nach dem Ausbilden der ersten und zweiten Übertragungsgatterelektroden PG₁ und PG₃ durch Abscheiden leitenden Materials ein Isolierfilm abge­ schieden wird und anschließend die zweiten und vierten Über­ tragungsgatterelektroden PG₂ und PG₄ hergestellt werden.

Wie in Fig. 7b dargestellt, wird der zweite Isolierfilm 4 selektiv in solchen Teilen entfernt, die keine Pixelbereiche sind, und ein dritter Isolierfilm 5 wird, wie dies in Fig. 7c dargestellt ist, auf der gesamten Fläche abgeschieden.

Wie in Fig. 7d dargestellt, werden der dritte Isolierfilm 5 und der zweite Isolierfilm 4 auf den Pixelbereichen (Photo­ diodenbereiche PD und Bereiche VCCD) selektiv durch einen Photoätzprozeß entfernt.

Danach wird, wie dies in den Fig. 7e und 8b dargestellt ist, ein optisches Abschirmmetall auf der gesamten Fläche abge­ schieden, wobei dieses Metall über den Photodiodenbereichen und den Bereichen VCCD der Pixelbereiche selektiv entfernt wird, wodurch die ersten Metalle OSM₁ ausgebildet werden. Dabei wird dafür gesorgt, daß die ersten Metalle OSM₁ an den Kanten der VCCD-Bereiche mit diesen überlappen, wenn von oben gesehen, und zwar in Bereichen zwischen den VCCD-Berei­ chen und den Photodiodenbereichen.

Wie in den Fig. 7f und 8c dargestellt, wird ein transparen­ ter vierter Isolierfilm 6 auf der gesamten Fläche abgeschie­ den, und Kontaktlöcher 7 werden über Übertragungsgatterelek­ troden ausgebildet, damit dieselben VCCD-Vertikaltaktsignale innerhalb eines VCCD-Bereichs an die mehreren Übertragungs­ gatter PG₁, PG₂, PG₃ und PG₄ angelegt werden, die in jedem VCCD-Bereich ausgebildet sind.

D. h., daß die Kontaktlöcher hinsichtlich der VCCD-Bereiche nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₁ ausgebildet werden, an die die ersten VCCD-Taktsignale VΦ₁ angelegt wer­ den, d. h. über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 1 (n = 0, 1, 2, 3, . . .), daß Kontaktlöcher nur über den Übertragungs­ gatterelektroden PG₂ ausgebildet werden, an die die zweiten VCCD-Taktsignale VΦ₂ angelegt werden, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 2, daß die Kontaktlöcher nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₃ ausgebildet wer­ den, an denen die dritten VCCD-Taktsignale VΦ₃ angelegt wer­ den, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 3, und daß Kontaktlöcher nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₄ ausgebildet werden, an die die vierten VCCD-Taktsignale VΦ₄ angelegt werden, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n.

Dann wird, wie dies in Fig. 8d dargestellt ist, ein optisch abschirmendes und elektrisch leitendes Metall auf der gesam­ ten Oberfläche abgeschieden, das selektiv so entfernt wird, daß das Metall nur auf den VCCD-Bereichen zurückbleibt, was durch Musterbildung der zweiten Metallschicht OSM₂ erfolgt. Dabei wird dafür gesorgt, daß die zweite Metallschicht OSM₂ diejenigen Übertragungsgatterelektroden miteinander durch die Kontaktlöcher verbindet, an die dasselbe VCCD-Taktsignal angelegt wird, und daß eine Überlappung mit der ersten Me­ tallschicht OSM₁ erfolgt, wodurch Licht selektiv nur auf die Photodiodenbereiche ausschließlich der VCCD-Bereiche fallen kann.

Danach kann, obwohl dies in den Zeichnungen nicht darge­ stellt ist, die Herstellung des CCD-Bildsensors dadurch abgeschlossen werden, daß Mikrolinsen auf einer ebenen Schicht, eine Farbfilterschicht und die Photodiodenbereiche mit herkömmlichen Verfahren ausgebildet werden.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines CCD- Bildsensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung beschrieben.

Die Fig. 9a bis 9d sind Querschnitte, die die Herstellpro­ zesse für einen CCD-Bildsensor gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen, wobei zuerst, wie in Fig. 9a dargestellt, Photodiodenbereiche PD und VCCD- Bereiche durch einen selektiven Injektionsprozeß von n- Fremdstoffionen in ein p-Halbleitersubstrat 1 hergestellt werden, ein Gateisolierfilm 2 auf der gesamten Fläche abge­ schieden wird, mehrere Übertragungsgatterelektroden PG₁ über den VCCD-Bereichen ausgebildet werden und ein erster Iso­ lierfilm (Niedertemperatur-Oxidfilm) 3 auf der gesamten Flä­ che ausgebildet wird.

Dann wird, wie dies in Fig. 9b dargestellt ist, ein opti­ sches Abschirmmaterial auf der gesamten Oberfläche abge­ schieden und dieses wird über den Photodiodenbereichen und den VCCD-Bereichen der Pixelbereiche selektiv entfernt, wo­ durch die ersten Metallbereiche OSM₁ ausgebildet werden. Dabei wird dafür gesorgt, daß diese ersten Metallbereiche OSM₁ an den Kanten der VCCD-Bereiche teilweise diesen über­ lappen, von oben her gesehen, und zwar in Bereichen zwischen den VCCD-Bereichen und den Photodiodenbereichen.

Wie in Fig. 9c dargestellt, wird ein transparenter vierter Isolierfilm 6 auf der Übertragungsgatterelektrode abgeschie­ den und Kontaktlöcher 7 werden an ihr ausgebildet, so daß dieselben VCCD-Vertikaltaktsignale innerhalb eines VCCD- Bereichs an die mehreren Übertragungsgatterelektroden PG₁, PG₂, PG₃ und PG₄ angelegt werden, die in jedem VCCD-Bereich ausgebildet sind.

D. h., daß die Kontaktlöcher hinsichtlich der VCCD-Bereiche nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₁ ausgebildet werden, an die die ersten VCCD-Taktsignale VΦ₁ angelegt wer­ den, d. h. über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 1 (n = 0, 1, 2, 3,. . .), daß Kontaktlöcher nur über den Übertragungs­ gatterelektroden PG₂ ausgebildet werden, an die die zweiten VCCD-Taktsignale VΦ₂ angelegt werden, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 2, daß die Kontaktlöcher nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₃ ausgebildet wer­ den, an denen die dritten VCCD-Taktsignale VΦ₃ angelegt wer­ den, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n + 3, und daß Kontaktlöcher nur über den Übertragungsgatterelektroden PG₄ ausgebildet werden, an die die vierten VCCD-Taktsignale VΦ₄ angelegt werden, und zwar über den VCCD-Bereichen der Zeilen 4n.

Dann wird, wie dies in Fig. 8d dargestellt ist, ein optisch abschirmendes und elektrisch leitendes Metall auf der gesam­ ten Oberfläche abgeschieden, das selektiv so entfernt wird, daß das Metall nur auf den VCCD-Bereichen zurückbleibt, was durch Musterbildung der zweiten Metallschicht OSM₂ erfolgt. Dabei wird dafür gesorgt, daß die zweite Metallschicht OSM₂ diejenigen Übertragungsgatterelektroden miteinander durch die Kontaktlöcher verbindet, an die dasselbe VCCD-Taktsignal angelegt wird, und daß eine Überlappung mit der ersten Me­ tallschicht OSM₁ erfolgt, wodurch Licht selektiv nur auf die Photodiodenbereiche ausschließlich der VCCD-Bereiche fallen kann.

Danach kann, obwohl dies in den Zeichnungen nicht darge­ stellt ist, die Herstellung des CCD-Bildsensors dadurch abgeschlossen werden, daß Mikrolinsen auf einer ebenen Schicht, eine Farbfilterschicht und die Photodiodenbereiche mit herkömmlichen Verfahren ausgebildet werden.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen CCD-Bildsensors geht wie bei einem herkömmlichen CCD-Bild­ sensor dahin, daß auf die Photodiodenbereiche fallendes Licht in elektrische Bildsignalladungen umgesetzt wird, die in die VCCD-Bereiche übertragen werden, wenn eine Spannung V₁ hohen Zustands im ersten und dritten VCCD-Taktsignal von den Übertragungsgatterelektroden angelegt wird.

Die an die VCCD-Bereiche übertragenen Bildsignalladungen werden durch die Potentialdifferenz an den HCCD-Bereich übertragen, die durch die VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄ her­ vorgerufen werden, und sie werden durch HCCD-Taktsignale HΦ₁ und HΦ₂ an einen Ausgangsanschluß übertragen und schließlich werden sie durch den Meßverstärker zur Außenseite übertra­ gen.

Der erfindungsgemäße CCD-Bildsensor hat die folgenden Vor­ teile.

Es ist möglich, zu verhindern, daß der Oberflächenwiderstand der Übertragungsgatterelektroden ansteigt, wenn diese Elek­ troden schmaler werden, wenn ein CCD-Bildsensor mit hoher Auflösung und entsprechend hoher Pixeldichte (eine Million oder zwei Millionen Pixel) ausgebildet wird, da die Übertra­ gungsgatterelektroden für dieselben VCCD-Taktsignale in jeder vierten Zeile durch die zweite Metallschicht mitein­ ander verbunden sind, die dazu vorhanden ist, Licht abzu­ schirmen, das auf die VCCD-Bereiche fällt.

Dadurch können die Taktfrequenzen der VCCD-Taktsignale VΦ₁ bis VΦ₄ schnell übertragen werden, wodurch der Ladungsträ­ gerwirkungsgrad für das Bildsignal verbessert wird und die Auflösung erhöht wird.

Claims (8)

1. CCD-Bildsensor mit:

• - mehreren photoelektrischen Umsetzbereichen (PD) zum Umset­ zen von auf ein Halbleitersubstrat (1) fallendem Licht in Bildsignalladungen;
• - mehreren vertikalen CCD-Bereichen (VCCD) zum Übertragen von in den mehreren photoelektrischen Umsetzbereichen er­ zeugten Bildsignalladungen in vertikaler Richtung;
• - mehreren Übertragungsgatterelektroden (PG) zum Übertragen von in den mehreren photoelektrischen Umsetzbereichen er­ zeugten Bildsignalladungen in vier Phasen in vertikaler Richtung;
• - einem Isolierfilm (2, 3 + 4) zum Isolieren der mehreren Übertragungsgatterelektroden und
• - ersten Metallschichtbereichen (OSM₁), die unter Freilassen der mehreren photoelektrischen Umsetzbereiche ausgebildet sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die ersten Metallschichtbereiche (OSM₁) so ausgebildet sind, daß sie auch die mehreren vertikalen CCD-Bereiche freilassen, wodurch durch diese ersten Metallschichtbereiche alle Bereiche außer den photoelektrischen Umsetzbereichen und den mehreren vertikalen CCD-Bereichen gegen Licht abge­ schirmt werden; und
• - eine zweite Metallschicht (OSM₂) vorhanden ist, die über den mehreren vertikalen CCD-Bereichen so angeordnet ist, daß sie eine Verbindung zwischen solchen Übertragungsgateelek­ troden (PG) herstellt, denen dasselbe Taktsignal innerhalb eines vertikalen CCD-Bereichs zugeführt wird, und die Licht abschirmt, das auf die vertikalen CCD-Bereiche fällt.

2. Verfahren zum Herstellen eines CCD-Bildsensors, mit den folgenden Schritten:

• - Ausbilden mehrerer photoelektrischer Umsetzbereiche (PD) und mehrerer vertikaler CCD-Bereiche (VCCD) durch selektives Injizieren von Ionen mit zweitem Leitungstyp in ein Halblei­ tersubstrat (1) mit erstem Leitungstyp;
• - Ausbilden eines Gateisolierfilms (2) auf der gesamten Oberfläche;
• - Ausbilden mehrerer Übertragungsgatterelektroden (PG) über den mehreren vertikalen CCD-Bereichen, zum Übertragen von Bildsignalladungen in vier Phasen;
• - Abscheiden eines ersten Isolierfilms (3 + 4) auf der ge­ samten Oberfläche und Ausbilden eines lichtabschirmenden Metalls darauf und
• - Ausbilden einer ersten Metallschicht (OSM₁) durch selekti­ ves Entfernen des optisch abschirmenden Metalls über den mehreren photoelektrischen Umsetzbereichen;

dadurch gekennzeichnet, daß

• - beim Herstellen der ersten Teilschicht (OSM₁) die optische Abschirmschicht auch über den mehreren vertikalen CCD-Berei­ chen selektiv entfernt wird;
• - ein zweiter Isolierfilm (6) auf der gesamten Fläche abge­ schieden wird;
• - Kontaktlöcher (7) in der ersten Isolierschicht ausgebildet werden, um die Übertragungsgatterelektroden freizulegen, de­ nen dieselben Taktsignale innerhalb eines vertikalen CCD- Bereichs unter den mehreren vertikalen CCD-Bereichen zuge­ führt werden und
• - eine zweite Metallschicht (OSM₂) durch Abscheiden eines optisch abschirmenden und elektrisch leitenden Metalls auf der gesamten Oberfläche und durch Ausführen eines Mustervor­ gangs hergestellt wird, bei dem das Metall nur auf den meh­ reren vertikalen CCD-Bereichen verbleibt, wobei sie die ge­ nannten Übertragungsgatterelektroden miteinander verbindet, denen dieselben Taktsignale zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlöcher (7) auf folgende Weise ausgebildet werden: für die vertikalen CCD-Bereiche (VCCD) in Zeilen 4n werden sie über den Übertragungsgatterelektroden (PG₁) ausgebildet, an die erste Taktsignale angelegt werden; für die vertikalen CCD-Bereiche in den Zeilen 4n + 1 werden sie über den Übertra­ gungsgatterelektroden ausgebildet, an die zweite Taktsignale angelegt werden; für die vertikalen CCD-Bereiche in den Zei­ len 4n + 2 werden sie über den Übertragungsgatterelektroden ausgebildet, an die dritte Taktsignale angelegt werden; und für die vertikalen CCD-Bereiche in den Zeilen 4n + 3 werden sie über den Übertragungsgatterelektroden ausgebildet, an die vierte Taktsignale angelegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Metallschicht aus Aluminium hergestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß transparente Isolierfilme für den ersten (3 + 4) und den zweiten (6) Isolierfilm verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Isolierfilm (3) aus einem Oxid­ film hergestellt wird.