JPH03161973A - 固体撮像装置 - 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、複数個の光電変換素子（受光部）に蓄積され
た電荷を１パルスで電荷結合素子（ＣＯＤ）に転送し、
１個の受光部に対し１転送段の電荷結合素子を有する固
体撮像装置に関する。

［従来の技術］ 固体撮像装置は、複数個の光電変換素子により構成され
ており、これらの光電変換素子に像を投影し、像の明る
さに比例した電気信号を各光電変換素子からの出力とし
て検出することで撮像を行う。

従来、この種の固体撮像装置としてインタラインＣＣＤ
センサがある。このインクラインＣＣＤセンサは一般的
にテレビジａン規格に合わせて飛越走査をするように、
垂直２画素に対して１転送段で構成されている。

ところで、近年、電子スチルカメラが開発されており、
この電子スチルカメラ等では動被写体に対してフレーム
静止画が要求される。しかし、垂直２画素に対して１転
送段で構成されているテレヒション規格の固体撮像装置
では、第１フィールドと第２フィールドとでは蓄積時間
にｌ／６０秒の差が発生するため、良好な状態のフレー
ム静止画を得ることができない。一方、フィールド静止
画として動被写体の静止画を得ることはできるが、この
場合は垂直解像度が約１／２になるという欠点がある。

このため、垂直１画素に対して１転送段の電荷結合素子
で構成された固体撮像装置が開発されている。

第３図は上述した構成の従来の固体撮像装置を示す平面
図、第４図（ａ）は第３図のＡ−Ａ線による断面図、第
４図（ｂ）は第３図のＢ−Ｂ線による断面図、第４図（
Ｃ）は第３図のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、第
３図は、垂直１画素に対して１転送段を有する３相駆動
及び３電源方式のインラインＣＣＤセンサの垂直２画素
分を示したものである。

この種のＣＣＤセンサは１個の受光領域６３に対して、
第１電荷転送領域６４、第２電荷転送領域６５及び第３
電荷転送領域６６を配置して構成されている。そして、
第３電荷転送領域６６が第１電荷転送領域６４及び第２
電荷転送領域６５よりも受光領域６３の近傍まで延出し
た構造になっている。

この固体撮像装置においては、Ｎ型シリコン基板５１上
にＰ型ウェル５２が形成されており、とのウェル５２表
面の１画素分の素子と他の素子との間には高濃度でＰ型
不純物が導入されて形成された素子分離領域５５が配置
されている。そして、受光領域６３のウェル５２の表面
にはＮ型受光部５３が形成されている。また、第１、第
２及び第３電荷転送領域６４，Ｅｉ５．６６のウェル５
２表面には垂直ＣＯＤであるＮ型埋込チャネル領域５４
が形成されている。そして、ウェル５２上には透光性の
絶縁膜６０が被覆されている。

受光領域６３においては、第４図（ａ）及び（ｂ）に示
すように、絶縁膜６０上に入射光を遮るものは形成され
ていない。そして、第４図（Ｃ）に示すように、第１電
荷転送領域６４においては、絶縁膜６０上に第１電荷転
送電極５６が形成されており、この第１電荷転送電極５
６上には第２電荷転送電極５７、第３電荷転送電極５８
及び遮光膜５９が形成されており、これらの電極５６，
５７，５８及び遮光膜５９間にはこれらを電気的に分離
するための絶縁膜６１が形成されている。また、第２電
荷転送領域６５においては、絶縁膜６０上に第２電荷転
送電極５７が形成されており、この第２電荷転送電極５
７上には第３電荷転送電極５８及び遮光膜５９が絶縁膜
６１を介して形成されている。更に、第３電荷転送領域
６６においては、絶縁膜６０上に第３電荷転送電極５８
が形成されており、この第３電荷転送電極５８上に絶縁
膜６１を介して遮光膜５９が形成されている。

このように、固体撮像装置においては、受光領域６３以
外の領域は遮光膜５９によって被覆されている。

なお、第１電荷転送電極５６，第２電荷転送電極５７及
び第３電荷転送電極５８はいずれも多結晶シリコンによ
り形成されており、遮光膜５９はアルミニウムにより形
成されている。

このように構成された固体撮像装置において、受光領域
６３に光が入射すると、受光部５３に電荷が発生する。

第１、第２及び第３電荷転送電極５６，５７．５８には
３相のパルスが印加されており、受光部５３に発生した
電荷は第３電荷転送領域６６に転送される。その後、第
３電荷転送領域６８に転送された電荷は第１電荷転送領
域６４−５− 又は第２電荷転送領域６５に転送される。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、上述の従来の固体撮像装置には以下に示
す欠点がある。即ち、従来の固体撮像装置は電荷結合素
子が３層の電荷転送電極５６，５７，５８で構成されて
いる。従って、受光領域６３の近傍の電荷結合素子は側
壁段差が大きい。

方、遮光膜５９はスパッタリング法等により形成される
が、スパッタリング法等では側壁段差が大きくなると段
差被覆率が低下するため、電荷結合素子領域の遮光が十
分になされない。このため、電荷結合素子領域に光が入
射して、スミアと呼ばれる偽信号が発生する。

また、スミアを低減するためには、遮光膜５９は可及的
に受光領域６３の光電変換素子の近くにまで配置する必
要がある。このため、通常、遮光膜５９は電荷転送電極
の側壁から受光部５３上に延出して形成されているが、
これが受光領域の減少による固体撮像装置の感度の低下
をもたらしている。

−６− 更に、固体撮像装置の感度を向上させるためには、受光
領域６３の面積を可及的に大きくする必要がある。この
ため、一般的に電極配線は可及的に細く形成されている
。しかし、電極配線が細くなるに伴って、電気抵抗が増
大するため、受光部５３から電荷結合素子へ電荷を転送
するためのパルスの電圧が降下し、各画素間の特性の均
一性が劣化するという欠点もある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
側壁段差が緩和され、遮光膜の被覆効率が向上してスミ
アが低減されると共に、受光領域が大きくて高感度であ
り、各画素間の特性が均一である固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段コ 本発明に係る固体撮像装置は、複数個の受光部と、この
受光部で光電変換された電荷を転送する電荷結合素子と
を有し、１個の受光部に対しｌ転送段の電荷結合素子で
構成された固体撮像装置において、前記電荷結合素子を
構成すると共に前記受光部から前記電荷結合素子に電荷
を転送する電荷転送電極が遮光性を有する物質で形成さ
れていることを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、受光部から電荷結合素子に電荷を転
送する電荷転送電極が遮光性を有する物質で形成されて
いる。従って、この電荷転送電極で他の電荷転送電極を
被覆することにより電荷結合素子領域の遮光が達成され
る。つまり、この電荷転送電極は遮光膜としても作用す
る。これにより、電荷転送電極とは別の遮光膜を形成す
る必要がなくなり、従来に比して電荷結合素子領域にお
ける層数が１層削減されて、側壁段差が低減される。こ
のため、遮光膜（遮光性を有する電荷転送電極）の段差
被覆率が向上するため、スミアが抑制される。

また、受′光部近傍に延出した電荷転送電極を遮光膜に
より被覆する必要がないため、受光領域が拡大する。

更に、この電荷転送電極は従来の固体撮像装置における
遮光膜と略同一の大面積で形成されるため、配線抵抗が
著しく低減される。これにより、各画素間の特姓が均一
になる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明をインタライン転送Ｃ
ＣＤ固体撮像装置に適用した第１の実施例を示す断面図
である。なお、本実施例の平面図は第３図と同一である
ため、第３図も本実施例の説明に参照する。また、第１
図（ａ）は第３図のＡ−Ａ線の位置における断面図、第
１図（ｂ）は第３図のＢ−Ｂ線の位置における断面図、
第１図（ｃ）は第３図Ｃ−Ｃ線の位置における断面図で
ある。

Ｎ型シリコン基板１上にはＰ型ウェル２が形成されてお
り、このウェル２の表面には、従来と同様に、Ｎ型受光
部３、Ｎ型埋込チャネル領域４及びＰ型素子分離領域５
がいずれも所定領域に設けられている。そして、ウェル
２の表面上には、透光性の絶縁膜１０が被覆されている
。

一９一 受光領域６３においては、第１図（ａ）及び（ｂ）に示
すように、この絶縁膜１０上に入射光を遮るものは形成
されていない。そして、第１図（Ｃ）に示すように、第
１電荷転送領域６４においては、絶縁膜１０上に多結晶
シリコンからなる第１電荷転送電極６が形成されており
、この第１電荷転送電極ｅ上に絶縁膜ｌ１を介して多結
晶シリコンからなる第２電荷転送電極７が形成されてい
る。そして、この第２電荷転送電極７上に絶縁膜１１を
介して多結品シリコン膜８ａ及びタングステンシリサイ
ド膜８ｂが形成されている。この多結晶シリコン膜８ａ
及びタングステンシリサイド膜８ｂは、所謂タングステ
ンボリサイドであり、第３電荷転送電極を構成する。タ
ングステンボリサイドは導電性を有していると共に遮光
性が優れた材質であり、この第３電荷転送電極は遮光膜
としても作用する。

第２電荷転送領域６５においては、絶縁膜１０上に第２
電荷転送電極７が形成されており、この第２電荷転送電
極７上に絶縁膜１１を介して多結−１０− 晶シリコン膜８ａ及びタングステンシリサイド膜８ｂか
らなる前記第３電荷転送電極が形成されている。

第３電荷転送領域６６においては、絶縁膜１０上に多結
晶シリコン膜８ａ及びタングステンシリサイド膜８ｂか
らなる前記第３電荷転送電極が形成されている。

上述の如く構成された本実施例の固体撮像装置は、３相
のパルスで駆動される３電極方式の固体撮像装置であり
、垂直ｌ画素に対してｌ転送段を構成している。

本実施例においては、多結晶シリコン膜８ａ及びタング
ステンシリサイド膜８ｂからなる第３電荷転送電極は垂
直ＣＯＤの１転送段の１電極を構成すると同時に、受光
部３から垂直ＣＯＤへ電荷を転送するゲート電極として
も作用する。また、この第３電荷転送電極は遮光性が優
れているタングステンボリサイドで構成されているため
、従来の固体撮像装置に比して下記に示す長所がある。

■第３電荷転送電極を従来の遮光膜と同様に大而積パタ
ーンで形成できるため、配線抵抗が減少し、受光部３か
ら電荷結合素子へ電荷を転送するためのパルス電圧の降
下が低減され、各画素間の特性が均一になる。

■絶縁膜を別にすると、遮光膜（第３電荷転送電極）が
ウェル２表面から３層目で形成されるため、従来に比し
て電極側壁段差が１層分減少する。従って、遮光膜の被
覆率が向上するため、スミアが低減される。

■３層の配線により電荷結合素子の電荷転送電極及び遮
光膜が形成されるため、従来に比して電極形成工程が削
減され、製造歩留りが向上する。

実際に、本実施例に係る１／２光学系４０万画素対応の
固体撮像装置を製造してその特性を調べたところ、スミ
アは従来の固体撮像装置に比して約８５％削減され、画
素間の特性の均一性も１５％向上した。

なお、本実施例に係る固体撮像装置は従来と同様の製造
方法により製造することができ、格別新たな製造手段を
採用する必要はない。また、本実施例においては、遮光
膜（第３電荷転送電極）として、タングステンボリサイ
ドを使用したが、遮光膜の材質はこれにより限定される
ものではない。

この遮光膜の材質として遮光性能が優れているタングス
テン及びアルミニウム等の純金属を使用することにより
、遮光膜をより一層薄く形成することができると共に、
表面の凹凸を低減することができる。

第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の第２の実施例を示す
断面図である。本実施例の平面図も第３図と同一である
ため、第３図も参照して説明する。

なお、第２図（ａ）は第３図のＡ−Ａ線の位置における
断面図、第２図（ｂ）は第３図のＢ−Ｂ線の位置におけ
る断面図、第２図（Ｃ）は第３図のＣ−Ｃ線の位置にお
ける断面図である。

Ｎ型シリコン基板２１上にはＰ型ウェル２２が形成され
ており、とのウェル２２の表面には、従来と同様に、Ｎ
型受光部２３、Ｎ型埋込チャネル領域２４及びＰ型素子
分離領域２５がいずれも所定の領域に設けられている。

そして、ウェル２２一１３− の表面は透光性の絶縁膜３０により被覆されている。

受光領域６３においては、第２図（ａ）及び（ｂ）に示
すように、絶縁膜３０上に入射光を遮るものは形成され
ていない。そして、第２図（Ｃ）に示すように、第１電
荷転送領域６４においては、絶縁膜３０上に多結晶シリ
コン膜２８ａ及びタングステンシリサイド膜２８ｂから
なるタングステンポリサイドにより第１電荷転送電極が
形成されている。この第１電荷転送電極上には絶縁膜３
１を介して多結晶シリコン膜２７ａ及び夕冫グステンシ
リサイド膜２７ｂからなるタングステンボリサイドによ
り第２電荷転送電極が形成されている。

そして、この第２電荷転送電極上には、絶縁膜３１を介
して多結晶シリコン膜２８ａ及びタングステンシリサイ
ド膜２８ｂからなるタングステンボリサイドにより第３
電荷転送電極が形成されている。

また、第２電荷転送領域６５においては、絶縁膜３０上
に第２電荷転送電極である多結晶シリコー１４− ン膜２７ａ及びタングステンシリサイド膜２７ｂが形成
されており、この第２電荷転送電極上に絶縁膜３１を介
して多結晶シリコン膜２８ａ及びタングステンシリサイ
ド膜２８ｂからなる第３電荷転送電極が形成されている
。

更に、第３電荷転送領域６６においては、絶縁膜３０土
に第３電荷転送電極である多結晶シリコン膜２８ａ及び
タングステンシリサイド膜２８ｂが形成されている。

本実施例においては、電荷結合素子の全ての電荷転送電
極が遮光性が優れた夕冫グステンボリサイドにより形成
されている。このため、第３電荷転送電極により第１及
び第２電荷転送電極の側部を被覆する必要がない。これ
により、第１の実施例に比して、より一層受光部領域６
３を増大することができる。従って、本実施例に係る固
体撮像装置は、第１の実施例と同様の効果が得られるの
に加えて、より一層感度が高いという利点を有している
。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、受光部から電荷結
合素子に電荷を転送する電荷転送電極が遮光性を有する
物質により形成されているから、この電荷転送電極が遮
光膜として作用し、この電荷転送電極とは別に遮光膜を
形成する必要がない。

このため、電荷結合素子領域の側壁段差が緩和され、遮
光性電荷転送電極の段差被覆率が高い。これにより、電
荷結合素子領域に入射する光が抑制されて、スミアが低
減する。また、従来に比して、遮光膜を形或する工程が
削減されるため、製造歩留りが向上する。更に、受光部
領域が拡大するため、感度が向上する。更にまた、最上
部の電荷転送電極を従来の遮光膜と同一の大面積パター
ンで形成することができるため、配線抵抗が減少し、受
光領域から電荷結合素子へ電荷を転送するためのパルス
電圧の降下が抑制され、画素子間の特性が均一になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施例を示す
断面図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の第２の実施
例を示す断面図、第３図は固体撮像装置の平面図、第４
図（ａ）乃至（ｃ）は従来の固体撮像装置の断面図であ
る。 １．２１，５１；シリコン基板、２，２２．５２；ウェ
ル、３，２３，５３；受光部、４，２４，５４；埋込チ
ャネル領域、５．２５，５５；素子分離領域、８．５６
；第１電荷転送電極、７，５７；第２電荷転送電極、８
　ａ，　２　６　ａｌ　２　７　ａｌ２８ａ；多結晶シ
リコン膜、８ｂ．２６ｂ，２７ｂ．２８ｂ；タングステ
ンシリサイドＩＩ（、１０．１１．３０，３１，６０．
６１；絶縁膜、５８；第３電荷転送電極、５９；遮光膜
、６３；受光領域、６４；第１電荷転送領域、６５；第
２電荷転送領域、６６；第３電荷転送領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の受光部と、この受光部で光電変換された
   電荷を転送する電荷結合素子とを有し、１個の受光部に
   対し１転送段の電荷結合素子で構成された固体撮像装置
   において、前記電荷結合素子を構成すると共に前記受光
   部から前記電荷結合素子に電荷を転送する電荷転送電極
   が遮光性を有する物質で形成されていることを特徴とす
   る固体撮像装置。