DE4435375A1 - CCD-Bildsensor und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents
CCD-Bildsensor und Verfahren zum Herstellen desselbenInfo
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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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HYNIX SEMICONDUCTOR INC., ICHON, KYONGGI, KR |
|
8131 | Rejection |