JP3319456B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置及び
その製造方法に関し、特に、単層の導電性電極材料膜を
加工することで電荷転送電極が形成された固体撮像装置
において、狭い電極間ギャップを熱によるリフロー性を
有する膜で平坦化する際に、平坦化の制御性、あるい
は、容易性を向上させた固体撮像装置に関する。
その製造方法に関し、特に、単層の導電性電極材料膜を
加工することで電荷転送電極が形成された固体撮像装置
において、狭い電極間ギャップを熱によるリフロー性を
有する膜で平坦化する際に、平坦化の制御性、あるい
は、容易性を向上させた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の単層電極構造の固体撮像
装置の電荷転送部の断面図を示したものである。
装置の電荷転送部の断面図を示したものである。
【０００３】電荷転送部は、Ｎ型半導体基板６０１上に
形成された、第１のＰ型ウェル層６０２および第２のＰ
型ウェル層６０３内にリンをイオン注入して形成された
電荷転送部６０４と、Ｎ型半導体基板６０１表面を熱酸
化して形成されたゲート絶縁膜６０５を介して形成され
た電荷転送電極６０６により構成されている。
形成された、第１のＰ型ウェル層６０２および第２のＰ
型ウェル層６０３内にリンをイオン注入して形成された
電荷転送部６０４と、Ｎ型半導体基板６０１表面を熱酸
化して形成されたゲート絶縁膜６０５を介して形成され
た電荷転送電極６０６により構成されている。
【０００４】電荷転送電極６０６は一層の導電性電極材
料膜を０．２５μｍ〜０．５０μｍ程度の電極間ギャッ
プで分離加工することで形成される。
料膜を０．２５μｍ〜０．５０μｍ程度の電極間ギャッ
プで分離加工することで形成される。
【０００５】電荷転送電極６０６上部には層間絶縁膜６
０７が形成され、その上に層間絶縁膜６０７を介して金
属遮光膜６０８が設けられており電荷転送部への光の入
射を防いでいる。
０７が形成され、その上に層間絶縁膜６０７を介して金
属遮光膜６０８が設けられており電荷転送部への光の入
射を防いでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の単層電極構造の
固体撮像装置の電荷転送部の断面図を製造工程順に図７
に示す。
固体撮像装置の電荷転送部の断面図を製造工程順に図７
に示す。
【０００７】まず、Ｎ型半導体基板７０１上に第１のＰ
型ウェル層７０２、第２のＰ型ウェル層７０３、電荷転
送部７０４、ゲート絶縁膜７０５が順次形成され、さら
にその上に、電荷転送方向に分離する領域（電極間ギャ
ップ）を０．２５μｍ〜０．５０μｍ程度の短い距離と
する電荷転送電極７０６を形成する（図７（ａ））。
型ウェル層７０２、第２のＰ型ウェル層７０３、電荷転
送部７０４、ゲート絶縁膜７０５が順次形成され、さら
にその上に、電荷転送方向に分離する領域（電極間ギャ
ップ）を０．２５μｍ〜０．５０μｍ程度の短い距離と
する電荷転送電極７０６を形成する（図７（ａ））。
【０００８】次に、装置全面に層間絶縁膜７０７を形成
する。このとき、電極間ギャップ部はアスペクト比が大
きく、絶縁膜の段差被覆性が悪いので、電極間ギャップ
部に巣７０９が出来る、あるいは、被覆性が悪い箇所が
発生する（図７（ｂ））。
する。このとき、電極間ギャップ部はアスペクト比が大
きく、絶縁膜の段差被覆性が悪いので、電極間ギャップ
部に巣７０９が出来る、あるいは、被覆性が悪い箇所が
発生する（図７（ｂ））。
【０００９】次いで、その上に金属遮光膜７０８あるい
は金属配線を形成するわけであるが、電極間ギャップ部
の層間絶縁膜７０７の被覆性が悪い箇所で、段切れ７１
０を生じ、遮光特性あるいは電荷転送特性が劣化すると
いう問題点があった（図７（ｃ））。
は金属配線を形成するわけであるが、電極間ギャップ部
の層間絶縁膜７０７の被覆性が悪い箇所で、段切れ７１
０を生じ、遮光特性あるいは電荷転送特性が劣化すると
いう問題点があった（図７（ｃ））。
【００１０】そこで、また、金属層の段切れを防ぐため
に、電荷転送電極をパターンニングした後で、熱による
リフロー性を有する絶縁膜を用い、電極間ギャップを埋
め込み、平坦化することが考えられた。このときのプロ
セスフローを図８に示す工程順断面図を用いて説明す
る。
に、電荷転送電極をパターンニングした後で、熱による
リフロー性を有する絶縁膜を用い、電極間ギャップを埋
め込み、平坦化することが考えられた。このときのプロ
セスフローを図８に示す工程順断面図を用いて説明す
る。
【００１１】まず、Ｎ型半導体基板８０１上に第１のＰ
型ウェル層８０２、第２のＰ型ウェル層８０３、電荷転
送部８０４、ゲート絶縁膜８０５が順次形成され、さら
にその上に、電荷転送電極をパターンニングして、電荷
転送電極８０６を形成する（図８（ａ））。
型ウェル層８０２、第２のＰ型ウェル層８０３、電荷転
送部８０４、ゲート絶縁膜８０５が順次形成され、さら
にその上に、電荷転送電極をパターンニングして、電荷
転送電極８０６を形成する（図８（ａ））。
【００１２】次いで、第１の層間絶縁膜８１１を装置全
面に形成し、例えば、９００℃の窒素雰囲気中で熱処理
することによりリフローさせ、電極間ギャップを埋め込
む（図８（ｂ））。
面に形成し、例えば、９００℃の窒素雰囲気中で熱処理
することによりリフローさせ、電極間ギャップを埋め込
む（図８（ｂ））。
【００１３】次に、電荷転送電極８０６の表面が露出す
るように第１の層間絶縁膜８１１をエッチングし、埋込
絶縁膜８２１とする（図８（ｃ））。
るように第１の層間絶縁膜８１１をエッチングし、埋込
絶縁膜８２１とする（図８（ｃ））。
【００１４】次いで、第２の層間絶縁膜８１２を形成す
る（図９（ａ））。
る（図９（ａ））。
【００１５】最後に、金属遮光膜８０８を形成する（図
９（ｂ））。
９（ｂ））。
【００１６】本方法を用いることにより、金属遮光膜８
０８の段切れなく形成することが可能になる。
０８の段切れなく形成することが可能になる。
【００１７】しかしながら、電極間ギャップを埋め込む
ためにリフロー性を有する絶縁膜を用いる場合には、以
下のような問題が生じていた。
ためにリフロー性を有する絶縁膜を用いる場合には、以
下のような問題が生じていた。
【００１８】図１０は、従来の電荷転送電極９０６のパ
ターンを模式的に示したものであるが、Ｂ−Ｂ’部分に
着目すると、電極パターンの終端部には、隣り合う電極
パターンが無く、リフローする際に膜の流れを止める
「壁」が存在しないため、膜が流れ出すことによる膜厚
の変動を起こし、埋め込み性が悪化するという問題点が
あった。
ターンを模式的に示したものであるが、Ｂ−Ｂ’部分に
着目すると、電極パターンの終端部には、隣り合う電極
パターンが無く、リフローする際に膜の流れを止める
「壁」が存在しないため、膜が流れ出すことによる膜厚
の変動を起こし、埋め込み性が悪化するという問題点が
あった。
【００１９】この問題点を図面を用いて説明する。図１
１は図１０におけるＢ−Ｂ’部分の工程順断面図を示し
たものである。
１は図１０におけるＢ−Ｂ’部分の工程順断面図を示し
たものである。
【００２０】まず、電荷転送電極９０６を形成したのち
に、第１の層間絶縁膜９１１を形成する（図１１
（ａ））。
に、第１の層間絶縁膜９１１を形成する（図１１
（ａ））。
【００２１】次に、第１の層間絶縁膜９１１を少なくと
も電荷転送電極９０６の表面が露出するまでエッチング
除去する（図１１（ｂ））。
も電荷転送電極９０６の表面が露出するまでエッチング
除去する（図１１（ｂ））。
【００２２】このとき、電荷転送電極９０６の終端部で
は、第１の層間絶縁膜９１１が最終電極の側壁部に残っ
たかたちになり、膜厚不均一領域９１３が生じている。
は、第１の層間絶縁膜９１１が最終電極の側壁部に残っ
たかたちになり、膜厚不均一領域９１３が生じている。
【００２３】本発明の目的は、上述したような従来の固
体撮像装置の問題点に対して、電荷転送電極を単層の導
電性電極材料膜をエッチング加工することで形成し、電
極間ギャップ部分を第１の層間絶縁膜で埋め込む場合に
おいて、埋め込み性を向上させ、信頼性の高い固体撮像
装置を提供することにある。
体撮像装置の問題点に対して、電荷転送電極を単層の導
電性電極材料膜をエッチング加工することで形成し、電
極間ギャップ部分を第１の層間絶縁膜で埋め込む場合に
おいて、埋め込み性を向上させ、信頼性の高い固体撮像
装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の固体撮像
装置は、基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲー
ト絶縁膜上に形成された単層の材料からなる複数の電荷
転送電極と、前記複数の電荷転送電極間を充填する電極
間絶縁膜と、を少なくとも備える固体撮像装置であっ
て、前記複数の電荷転送電極のうち一つの電荷転送電極
が、前記一つの電荷転送電極を除く他の電荷転送電極を
包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域
においては前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が同じ間隔で向き合って配置されることを特徴と
し、前記他の電荷転送電極がそれぞれ互いに異なる長さ
であるか、或いは、前記他の電荷転送電極が全て同じ長
さであり、前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領域にお
いては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って
配置される、というものである。
装置は、基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲー
ト絶縁膜上に形成された単層の材料からなる複数の電荷
転送電極と、前記複数の電荷転送電極間を充填する電極
間絶縁膜と、を少なくとも備える固体撮像装置であっ
て、前記複数の電荷転送電極のうち一つの電荷転送電極
が、前記一つの電荷転送電極を除く他の電荷転送電極を
包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域
においては前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が同じ間隔で向き合って配置されることを特徴と
し、前記他の電荷転送電極がそれぞれ互いに異なる長さ
であるか、或いは、前記他の電荷転送電極が全て同じ長
さであり、前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領域にお
いては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って
配置される、というものである。
【００２５】本発明の第１の固体撮像装置は、基板上に
形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成
された単層の材料からなる複数の電荷転送電極と、前記
複数の電荷転送電極間を充填する電極間絶縁膜と、前記
電荷転送電極及び前記電極間絶縁膜を含む前記基板を覆
う層間絶縁膜と、を少なくとも備える固体撮像装置であ
って、前記ゲート絶縁膜上には、前記複数の電荷転送電
極以外に前記複数の電荷転送電極と同じ単層の材料から
なるダミー電極を有しており、前記ダミー電極は前記複
数の電荷転送電極を前記電極間絶縁膜を挟んでで包囲
し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域にお
いては前記ダミー電極及び前記複数の電荷転送電極のそ
の互いに対向する側面が同じ間隔で向き合って配置され
ることを特徴とし、前記複数の電荷転送電極がそれぞれ
互いに異なる長さであるか、或いは、前記複数の電荷転
送電極が全て同じ長さであり、前記ダミー電極及び前記
複数の電荷転送電極のその互いに対向する側面が、電荷
転送チャネルを覆う領域以外の領域においては、前記同
じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って配置される、と
いうものである。
形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成
された単層の材料からなる複数の電荷転送電極と、前記
複数の電荷転送電極間を充填する電極間絶縁膜と、前記
電荷転送電極及び前記電極間絶縁膜を含む前記基板を覆
う層間絶縁膜と、を少なくとも備える固体撮像装置であ
って、前記ゲート絶縁膜上には、前記複数の電荷転送電
極以外に前記複数の電荷転送電極と同じ単層の材料から
なるダミー電極を有しており、前記ダミー電極は前記複
数の電荷転送電極を前記電極間絶縁膜を挟んでで包囲
し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域にお
いては前記ダミー電極及び前記複数の電荷転送電極のそ
の互いに対向する側面が同じ間隔で向き合って配置され
ることを特徴とし、前記複数の電荷転送電極がそれぞれ
互いに異なる長さであるか、或いは、前記複数の電荷転
送電極が全て同じ長さであり、前記ダミー電極及び前記
複数の電荷転送電極のその互いに対向する側面が、電荷
転送チャネルを覆う領域以外の領域においては、前記同
じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って配置される、と
いうものである。
【００２６】次に、本発明の第１の固体撮像装置の製造
方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成
し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲート絶縁膜
上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基板を熱し
て前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の製造方法
であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料からなる複
数の電荷転送電極を形成する工程においては、前記複数
の電荷転送電極のうち一つの電荷転送電極が、前記一つ
の電荷転送電極を除く他の電荷転送電極を包囲し、か
つ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域においては
前記複数の電荷転送電極のその互いに対向する側面が同
じ間隔で向き合って配置されることを特徴とし、前記他
の電荷転送電極がそれぞれ互いに異なる長さに形成され
るか、或いは、前記他の電荷転送電極が全て同じ長さに
形成され、前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領域にお
いては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って
形成される、というものである。
方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成
し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲート絶縁膜
上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基板を熱し
て前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の製造方法
であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料からなる複
数の電荷転送電極を形成する工程においては、前記複数
の電荷転送電極のうち一つの電荷転送電極が、前記一つ
の電荷転送電極を除く他の電荷転送電極を包囲し、か
つ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域においては
前記複数の電荷転送電極のその互いに対向する側面が同
じ間隔で向き合って配置されることを特徴とし、前記他
の電荷転送電極がそれぞれ互いに異なる長さに形成され
るか、或いは、前記他の電荷転送電極が全て同じ長さに
形成され、前記複数の電荷転送電極のその互いに対向す
る側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領域にお
いては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き合って
形成される、というものである。
【００２７】次に、本発明の第２の固体撮像装置の製造
方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成
し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲート絶縁膜
上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基板を熱し
て前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の製造方法
であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料からなる複
数の電荷転送電極を形成する工程においては、前記ゲー
ト絶縁膜上に、前記複数の電荷転送電極以外に前記複数
の電荷転送電極と同じ単層の材料からなるダミー電極が
形成されており、前記ダミー電極は前記複数の電荷転送
電極を包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆
う領域においては前記ダミー電極及び前記複数の電荷転
送電極のその互いに対向する側面が同じ間隔で向き合っ
て配置されることを特徴とし、前記複数の電荷転送電極
がそれぞれ互いに異なる長さに形成されるか、或いは、
前記複数の電荷転送電極が全て同じ長さに形成され、前
記ダミー電極及び前記複数の電荷転送電極のその互いに
対向する側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領
域においては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き
合って形成される、というものである。
方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶
縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成
し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲート絶縁膜
上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基板を熱し
て前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の製造方法
であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料からなる複
数の電荷転送電極を形成する工程においては、前記ゲー
ト絶縁膜上に、前記複数の電荷転送電極以外に前記複数
の電荷転送電極と同じ単層の材料からなるダミー電極が
形成されており、前記ダミー電極は前記複数の電荷転送
電極を包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆
う領域においては前記ダミー電極及び前記複数の電荷転
送電極のその互いに対向する側面が同じ間隔で向き合っ
て配置されることを特徴とし、前記複数の電荷転送電極
がそれぞれ互いに異なる長さに形成されるか、或いは、
前記複数の電荷転送電極が全て同じ長さに形成され、前
記ダミー電極及び前記複数の電荷転送電極のその互いに
対向する側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領
域においては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き
合って形成される、というものである。
【００２８】上記本発明の第１、２の固体撮像装置の製
造方法は、さらに、前記絶縁膜を含む前記基板を熱して
前記絶縁膜をリフローさせる工程の後に、前記絶縁膜を
エッチングして、少なくとも前記複数の電荷転送電極の
表面を露出させる工程を有し、又、前記ゲート絶縁膜上
に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成する工
程においては、前記複数の電荷転送電極の他に、前記基
板内に形成されている光電変換部の上方を覆って前記単
層の材料からなるパターンが形成されており、前記絶縁
膜をエッチングして、少なくとも前記複数の電荷転送電
極の表面を露出させる工程の後に、前記光電変換部の上
方の前記パターンを除去する工程を有する。
造方法は、さらに、前記絶縁膜を含む前記基板を熱して
前記絶縁膜をリフローさせる工程の後に、前記絶縁膜を
エッチングして、少なくとも前記複数の電荷転送電極の
表面を露出させる工程を有し、又、前記ゲート絶縁膜上
に単層の材料からなる複数の電荷転送電極を形成する工
程においては、前記複数の電荷転送電極の他に、前記基
板内に形成されている光電変換部の上方を覆って前記単
層の材料からなるパターンが形成されており、前記絶縁
膜をエッチングして、少なくとも前記複数の電荷転送電
極の表面を露出させる工程の後に、前記光電変換部の上
方の前記パターンを除去する工程を有する。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を参照して説
明する。
明する。
【００３０】図１は、本発明の第１の実施形態で、単層
の導電性電極材料膜で電荷転送電極が構成された固体撮
像装置の電極パターンを模式的に示したものである。
の導電性電極材料膜で電荷転送電極が構成された固体撮
像装置の電極パターンを模式的に示したものである。
【００３１】電荷転送は４相の駆動パルスを電荷転送電
極に印加することにより行われ、電荷転送電極には４つ
おきに同一の位相の駆動パルスΦ１〜Φ４がそれぞれ印
加される。図面に示されていないが、パルス電圧を供給
するための金属配線は図面の垂直方向にそれぞれのコン
タクト１１４の形成位置に対応して４本形成される。
極に印加することにより行われ、電荷転送電極には４つ
おきに同一の位相の駆動パルスΦ１〜Φ４がそれぞれ印
加される。図面に示されていないが、パルス電圧を供給
するための金属配線は図面の垂直方向にそれぞれのコン
タクト１１４の形成位置に対応して４本形成される。
【００３２】本実施形態においては、駆動パルスΦ４が
印加される電荷転送電極同志を外周部でつないだダミー
パターン１１５により、その他の相の電荷転送電極１０
６を囲んでいる。
印加される電荷転送電極同志を外周部でつないだダミー
パターン１１５により、その他の相の電荷転送電極１０
６を囲んでいる。
【００３３】図１におけるＡ−Ａ’線に沿った部分の断
面図を製造工程順に図２に示す。
面図を製造工程順に図２に示す。
【００３４】まず、Ｎ型半導体基板１０１上に第１のＰ
型ウェル層１０２、第２のＰ型ウェル層１０３、電荷転
送部１０４、ゲート絶縁膜１０５が順次形成され、さら
にその上に、導電性電極材料を０．２５μｍ〜０．５０
μｍの電極間ギャップを有するように、電荷転送電極１
０６に分離したのち、第１の層間絶縁膜１１１を形成す
る。
型ウェル層１０２、第２のＰ型ウェル層１０３、電荷転
送部１０４、ゲート絶縁膜１０５が順次形成され、さら
にその上に、導電性電極材料を０．２５μｍ〜０．５０
μｍの電極間ギャップを有するように、電荷転送電極１
０６に分離したのち、第１の層間絶縁膜１１１を形成す
る。
【００３５】第１の層間絶縁膜１１１としては、熱によ
るリフロー性を有する絶縁膜、例えば、ＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈａｒａｓ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌ
ａｓｓ）膜を用い、装置全面に堆積した後に、８５０℃
〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理すること
により、リフローさせ、電荷転送部を平坦化する。
るリフロー性を有する絶縁膜、例えば、ＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈａｒａｓ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌ
ａｓｓ）膜を用い、装置全面に堆積した後に、８５０℃
〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理すること
により、リフローさせ、電荷転送部を平坦化する。
【００３６】電荷転送電極１０６、ダミーパターン１１
５が転送電極として機能する部分の下方にはゲート絶縁
膜１０５を介して、下層にＮ型半導体基板１０１、第１
のＰ型ウェル層１０２、第２のＰ型ウェル１０３層を有
する電荷転送部１０４が存在する（図２（ａ））。
５が転送電極として機能する部分の下方にはゲート絶縁
膜１０５を介して、下層にＮ型半導体基板１０１、第１
のＰ型ウェル層１０２、第２のＰ型ウェル１０３層を有
する電荷転送部１０４が存在する（図２（ａ））。
【００３７】次に、第１の層間絶縁膜１１１を電荷転送
電極１０６の表面が露出するまでエッチングすること
で、電極間ギャップ部のみに第１の層間絶縁膜１１１か
らなる埋込絶縁膜１２１を埋め込む（図２（ｂ））。
電極１０６の表面が露出するまでエッチングすること
で、電極間ギャップ部のみに第１の層間絶縁膜１１１か
らなる埋込絶縁膜１２１を埋め込む（図２（ｂ））。
【００３８】このとき、電極の終端部の横には電荷転送
電極材料で形成したダミーパターン１１５が存在するた
め、埋込絶縁膜１２１は電荷転送電極の終端部とダミー
パターンの間に電極間ギャップと同じ高さに埋め込むこ
とができる。ここで、電荷転送電極１０６の終端部とダ
ミーパターン１１５の間の距離は電極間ギャップと同一
の距離である０．２５μｍ〜０．５０μｍにするのが望
ましい。なぜなら、電極間に埋め込む第１の層間絶縁膜
１１１は埋め込む電極間の距離により、その必要膜厚が
決まるためで、電極間の距離が揃っていたほうが、埋め
込み性の向上が図れるためである。
電極材料で形成したダミーパターン１１５が存在するた
め、埋込絶縁膜１２１は電荷転送電極の終端部とダミー
パターンの間に電極間ギャップと同じ高さに埋め込むこ
とができる。ここで、電荷転送電極１０６の終端部とダ
ミーパターン１１５の間の距離は電極間ギャップと同一
の距離である０．２５μｍ〜０．５０μｍにするのが望
ましい。なぜなら、電極間に埋め込む第１の層間絶縁膜
１１１は埋め込む電極間の距離により、その必要膜厚が
決まるためで、電極間の距離が揃っていたほうが、埋め
込み性の向上が図れるためである。
【００３９】本発明の第１の実施形態においては、電極
パターンの終端部をある一つの相の電極をつないで囲う
ことにより、電極間ギャップをリフロー性を有する絶縁
膜で埋め込む際に、リフロー時の膜の流れ出しを防止す
る防波堤の役目をさせることで、電極間ギャップ部分に
埋め込む絶縁膜の電極終端部での膜厚の変動を防止し、
また、エッチバック時の膜厚の制御も容易にし、上に形
成する金属配線の段切れの無い信頼性の高い固体撮像装
置を得ることができる。
パターンの終端部をある一つの相の電極をつないで囲う
ことにより、電極間ギャップをリフロー性を有する絶縁
膜で埋め込む際に、リフロー時の膜の流れ出しを防止す
る防波堤の役目をさせることで、電極間ギャップ部分に
埋め込む絶縁膜の電極終端部での膜厚の変動を防止し、
また、エッチバック時の膜厚の制御も容易にし、上に形
成する金属配線の段切れの無い信頼性の高い固体撮像装
置を得ることができる。
【００４０】次に、本発明の第２の実施形態を参照して
説明する。
説明する。
【００４１】図３は、単層の導電性電極材料膜で電荷転
送電極が構成された第２の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
送電極が構成された第２の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
【００４２】電荷転送は４相のパルスにより行われ、電
荷転送電極は４つおきに同一の位相の駆動パルスが印加
されるようコンタクトが形成される。図面に示されてい
ないが、パルス電圧を供給するための金属配線は図面の
垂直方向にそれぞれのコンタクトの上部位置に対応して
４本形成される。
荷転送電極は４つおきに同一の位相の駆動パルスが印加
されるようコンタクトが形成される。図面に示されてい
ないが、パルス電圧を供給するための金属配線は図面の
垂直方向にそれぞれのコンタクトの上部位置に対応して
４本形成される。
【００４３】本実施形態における第１の実施形態との構
成の違いは、囲まれる電荷転送電極３０６の横方向の長
さが揃っている点で、第１の実施形態と比較すると囲ま
れる電荷転送電極３０６と囲む枠となるダミーパターン
３１５との間に形成される電極間ギャップが形作るコー
ナーあるいは三叉路の数が減少するため、より信頼性の
高い絶縁膜の埋め込みが可能になる。なぜなら、前記し
たコーナーあるいは三叉路は、実行的に電極間ギャップ
が広いのと同じであり、絶縁膜の形成時に埋め込み不良
が発生する確率が高いためである。
成の違いは、囲まれる電荷転送電極３０６の横方向の長
さが揃っている点で、第１の実施形態と比較すると囲ま
れる電荷転送電極３０６と囲む枠となるダミーパターン
３１５との間に形成される電極間ギャップが形作るコー
ナーあるいは三叉路の数が減少するため、より信頼性の
高い絶縁膜の埋め込みが可能になる。なぜなら、前記し
たコーナーあるいは三叉路は、実行的に電極間ギャップ
が広いのと同じであり、絶縁膜の形成時に埋め込み不良
が発生する確率が高いためである。
【００４４】次に、本発明の第３の実施形態を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００４５】図４は、単層の導電性電極材料膜で電荷転
送電極が構成された第３の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
送電極が構成された第３の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
【００４６】電荷転送電極４０６はダミーパターン４１
５により囲まれている。
５により囲まれている。
【００４７】本実施形態においては、電荷転送電極を囲
うパターンは電荷転送電極とつながっていない全くのダ
ミーパターンであるので、電極間ギャップの形成時のエ
ッチング残りなどによる電荷転送電極間の短絡に関して
は、前記した２つの実施形態の場合と比較して発生の確
率が減り、より信頼性の高い電極配線の形成が可能にな
るというメリットを有する。
うパターンは電荷転送電極とつながっていない全くのダ
ミーパターンであるので、電極間ギャップの形成時のエ
ッチング残りなどによる電荷転送電極間の短絡に関して
は、前記した２つの実施形態の場合と比較して発生の確
率が減り、より信頼性の高い電極配線の形成が可能にな
るというメリットを有する。
【００４８】次に、本発明の第４の実施形態を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００４９】図５は、単層の導電性電極材料膜で電荷転
送電極が構成された第４の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
送電極が構成された第４の実施形態の固体撮像装置の電
極パターンを模式的に示したものである。
【００５０】電荷転送電極５０６はダミーパターン５１
５により囲まれている。
５により囲まれている。
【００５１】本実施形態においては、第３の実施形態で
述べたメリットに加えて、第２の実施形態で述べたよう
に、第３の実施形態と比べて、電極間ギャップが形作る
コーナーあるいは三叉路の数が減少するため、より信頼
性の高い絶縁膜の埋め込みが可能になる。
述べたメリットに加えて、第２の実施形態で述べたよう
に、第３の実施形態と比べて、電極間ギャップが形作る
コーナーあるいは三叉路の数が減少するため、より信頼
性の高い絶縁膜の埋め込みが可能になる。
【００５２】また、図面を用いた説明は割愛するが、第
１の層間絶縁膜をエッチバックし、電荷転送電極の表面
を露出させたのちに、マスク材を形成し、電荷転送電極
をエッチング加工し、この部分にイオン注入を行うこと
で光電変換部を形成することで、電荷転送電極と光電変
換部を自己整合的に形成する工程を付加することが可能
である。
１の層間絶縁膜をエッチバックし、電荷転送電極の表面
を露出させたのちに、マスク材を形成し、電荷転送電極
をエッチング加工し、この部分にイオン注入を行うこと
で光電変換部を形成することで、電荷転送電極と光電変
換部を自己整合的に形成する工程を付加することが可能
である。
【００５３】なお、上述した実施形態においては、４相
の駆動パルスを用いる場合の電荷転送電極パターンにつ
いて示したが、４相の駆動パルス以外を用いる場合にも
有効であることは言うまでもない。
の駆動パルスを用いる場合の電荷転送電極パターンにつ
いて示したが、４相の駆動パルス以外を用いる場合にも
有効であることは言うまでもない。
【００５４】又、上述した実施形態においては、ダミー
パターンとそれに囲まれた電荷転送電極との間隔を角の
部分は別として、電極間ギャップが全て同じ間隔になる
ように説明してきた。勿論、電荷転送部上方の電極間の
距離は複数の電極間で全てそろっている必要があるが、
これを包囲しているダミーパターンとの距離は、あらゆ
る領域で必ずしも電極間の距離と同じである必要は無
く、電極間の距離と同じ距離あるいはそれより若干太い
一定間隔であればよい。
パターンとそれに囲まれた電荷転送電極との間隔を角の
部分は別として、電極間ギャップが全て同じ間隔になる
ように説明してきた。勿論、電荷転送部上方の電極間の
距離は複数の電極間で全てそろっている必要があるが、
これを包囲しているダミーパターンとの距離は、あらゆ
る領域で必ずしも電極間の距離と同じである必要は無
く、電極間の距離と同じ距離あるいはそれより若干太い
一定間隔であればよい。
【００５５】実際、電極間の距離は、周辺部分の電荷転
送に関係無い引き出し配線部分では若干広げたほうが良
い場合がある。これは、周辺部分にはフィールド酸化膜
などの段差を乗り上げる部分が存在するためレジストの
パターンニングの際の寸法変動や、エッチングの際のガ
スの周り方の差によるエッチング残りなどを防止し、電
極間のショートを防ぐことができるからである。
送に関係無い引き出し配線部分では若干広げたほうが良
い場合がある。これは、周辺部分にはフィールド酸化膜
などの段差を乗り上げる部分が存在するためレジストの
パターンニングの際の寸法変動や、エッチングの際のガ
スの周り方の差によるエッチング残りなどを防止し、電
極間のショートを防ぐことができるからである。
【００５６】このように、本発明は、電極間ギャップが
全て同じ間隔である必要はなく、電荷転送部以外の領域
においては、電荷転送部領域上方の電極間の距離と同じ
距離あるいはそれより若干太い一定間隔であっても良
い。
全て同じ間隔である必要はなく、電荷転送部以外の領域
においては、電荷転送部領域上方の電極間の距離と同じ
距離あるいはそれより若干太い一定間隔であっても良
い。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、単層電
極構造の固体撮像装置において、電荷転送電極をある一
つの相の電荷転送電極どうしを最外周でつないだパター
ン、あるいは、ダミーパターンにより電荷転送電極を囲
うことにより、電荷転送電極の終端部の解放領域を無く
し、電極間ギャップを平坦化するためのリフロー性の絶
縁膜の埋め込み性を向上させ、段切れの無い良好な金属
配線、あるいは、金属遮光膜の形成を可能にし、信頼性
の高い固体撮像装置の提供を可能にする。
極構造の固体撮像装置において、電荷転送電極をある一
つの相の電荷転送電極どうしを最外周でつないだパター
ン、あるいは、ダミーパターンにより電荷転送電極を囲
うことにより、電荷転送電極の終端部の解放領域を無く
し、電極間ギャップを平坦化するためのリフロー性の絶
縁膜の埋め込み性を向上させ、段切れの無い良好な金属
配線、あるいは、金属遮光膜の形成を可能にし、信頼性
の高い固体撮像装置の提供を可能にする。
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の平面
図である。
図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の製造
方法を製造工程順に示す断面図である。
方法を製造工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の固体撮像装置の平面
図である。
図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の平面
図である。
図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の固体撮像装置の平面
図である。
図である。
【図６】従来の固体撮像装置の断面図である。
【図７】従来の固体撮像装置の製造方法を製造工程順に
示す断面図である。
示す断面図である。
【図８】従来の別の固体撮像装置の製造方法を製造工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程を示す断面図である。
【図１０】従来の固体撮像装置の平面図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の問題点を示す断面図で
ある。
ある。
１０１、６０１、７０１、８０１、９０１ Ｎ型半導
体基板 １０２、６０２、７０２、８０２、９０２ 第１のＰ
型ウェル １０３、６０３、７０３、８０３、９０３ 第２のＰ
型ウェル １０４、６０４、７０４、８０４、９０４ 電荷転送
部 １０５、６０５、７０５、８０５、９０５ ゲート絶
縁膜 １０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６、８
０６、９０６ 電荷転送電極 １１１、８１１、９１１ 第１の層間絶縁膜 １１４、３１４、４１４、５１４ コンタクト １１５、３１５、４１５、５１５ ダミーパターン １２１、８２１、９２１ 埋込絶縁膜 ６０７、７０７ 層間絶縁膜 ６０８、７０８、８０８ 金属遮光膜 ７０９ 巣 ７１０ 段切れ部 ８１２ 第２の層間絶縁膜 ９１３ 膜厚不均一領域
体基板 １０２、６０２、７０２、８０２、９０２ 第１のＰ
型ウェル １０３、６０３、７０３、８０３、９０３ 第２のＰ
型ウェル １０４、６０４、７０４、８０４、９０４ 電荷転送
部 １０５、６０５、７０５、８０５、９０５ ゲート絶
縁膜 １０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６、８
０６、９０６ 電荷転送電極 １１１、８１１、９１１ 第１の層間絶縁膜 １１４、３１４、４１４、５１４ コンタクト １１５、３１５、４１５、５１５ ダミーパターン １２１、８２１、９２１ 埋込絶縁膜 ６０７、７０７ 層間絶縁膜 ６０８、７０８、８０８ 金属遮光膜 ７０９ 巣 ７１０ 段切れ部 ８１２ 第２の層間絶縁膜 ９１３ 膜厚不均一領域
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−15624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−86585（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/339 H01L 27/148 H01L 29/762 H04N 5/335
Claims (18)
- 【請求項１】 基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前
記ゲート絶縁膜上に形成された単層の材料からなる複数
の電荷転送電極と、前記複数の電荷転送電極間を充填す
る電極間絶縁膜と、を少なくとも備える固体撮像装置で
あって、前記複数の電荷転送電極のうち一つの電荷転送
電極が、前記一つの電荷転送電極を除く他の電荷転送電
極を包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う
領域においては前記複数の電荷転送電極のその互いに対
向する側面が同じ間隔で向き合って配置されることを特
徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記他の電荷転送電極がそれぞれ互いに
異なる長さである請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記他の電荷転送電極が全て同じ長さで
ある請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記複数の電荷転送電極のその互いに対
向する側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領域
においては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き合
って配置される請求項１、２又は３記載の固体撮像装
置。 - 【請求項５】 基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前
記ゲート絶縁膜上に形成された単層の材料からなる複数
の電荷転送電極と、前記複数の電荷転送電極間を充填す
る電極間絶縁膜と、前記電荷転送電極及び前記電極間絶
縁膜を含む前記基板を覆う層間絶縁膜と、を少なくとも
備える固体撮像装置であって、前記ゲート絶縁膜上に
は、前記複数の電荷転送電極以外に前記複数の電荷転送
電極と同じ単層の材料からなるダミー電極を有してお
り、前記ダミー電極は前記複数の電荷転送電極を前記電
極間絶縁膜を挟んでで包囲し、かつ、少なくとも電荷転
送チャネルを覆う領域においては前記ダミー電極及び前
記複数の電荷転送電極のその互いに対向する側面が同じ
間隔で向き合って配置されることを特徴とする固体撮像
装置。 - 【請求項６】 前記複数の電荷転送電極がそれぞれ互い
に異なる長さである請求項５記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】 前記複数の電荷転送電極が全て同じ長さ
である請求項５記載の固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記ダミー電極及び前記複数の電荷転送
電極のその互いに対向する側面が、電荷転送チャネルを
覆う領域以外の領域においては、前記同じ間隔よりも広
い同一間隔で向き合って配置される請求項５、６又は７
記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲ
ート絶縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電極
を形成し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲート
絶縁膜上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基板
を熱して前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の製
造方法であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料から
なる複数の電荷転送電極を形成する工程においては、前
記複数の電荷転送電極のうち一つの電荷転送電極が、前
記一つの電荷転送電極を除く他の電荷転送電極を包囲
し、かつ、少なくとも電荷転送チャネルを覆う領域にお
いては前記複数の電荷転送電極のその互いに対向する側
面が同じ間隔で向き合って配置されることを特徴とする
固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記他の電荷転送電極がそれぞれ互い
に異なる長さに形成される請求項９記載の固体撮像装置
の製造方法。 - 【請求項１１】 前記他の電荷転送電極が全て同じ長さ
に形成される請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記複数の電荷転送電極のその互いに
対向する側面が、電荷転送チャネルを覆う領域以外の領
域においては、前記同じ間隔よりも広い同一間隔で向き
合って形成される請求項９、１０又は１１記載の固体撮
像装置の製造方法。 - 【請求項１３】 基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記
ゲート絶縁膜上に単層の材料からなる複数の電荷転送電
極を形成し、前記複数の電荷転送電極間を含む前記ゲー
ト絶縁膜上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜を含む前記基
板を熱して前記絶縁膜をリフローさせる固体撮像装置の
製造方法であって、前記ゲート絶縁膜上に単層の材料か
らなる複数の電荷転送電極を形成する工程においては、
前記ゲート絶縁膜上に、前記複数の電荷転送電極以外に
前記複数の電荷転送電極と同じ単層の材料からなるダミ
ー電極が形成されており、前記ダミー電極は前記複数の
電荷転送電極を包囲し、かつ、少なくとも電荷転送チャ
ネルを覆う領域においては前記ダミー電極及び前記複数
の電荷転送電極のその互いに対向する側面が同じ間隔で
向き合って配置されることを特徴とする固体撮像装置の
製造方法。 - 【請求項１４】 前記複数の電荷転送電極がそれぞれ互
いに異なる長さに形成される請求項１３記載の固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記複数の電荷転送電極が全て同じ長
さに形成される請求項１３記載の固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項１６】 前記ダミー電極及び前記複数の電荷転
送電極のその互いに対向する側面が、電荷転送チャネル
を覆う領域以外の領域においては、前記同じ間隔よりも
広い同一間隔で向き合って形成される請求項１３、１４
又は１５記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記絶縁膜を含む前記基板を熱して前
記絶縁膜をリフローさせる工程の後に、前記絶縁膜をエ
ッチングして、少なくとも前記複数の電荷転送電極の表
面を露出させる工程を有する請求項９、１０、１１、１
２、１３、１４、１５又は１６記載の固体撮像装置の製
造方法。 - 【請求項１８】 前記ゲート絶縁膜上に単層の材料から
なる複数の電荷転送電極を形成する工程においては、前
記複数の電荷転送電極の他に、前記基板内に形成されて
いる光電変換部の上方を覆って前記単層の材料からなる
パターンが形成されており、前記絶縁膜をエッチングし
て、少なくとも前記複数の電荷転送電極の表面を露出さ
せる工程の後に、前記光電変換部の上方の前記パターン
を除去する工程を有する請求項１７記載の固体撮像装置
の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000018402A JP3319456B2 (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| KR10-2001-0003955A KR100395623B1 (ko) | 2000-01-27 | 2001-01-27 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
| US09/770,188 US6518605B1 (en) | 2000-01-27 | 2001-01-29 | Solid state imaging pickup device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000018402A JP3319456B2 (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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