JPH04113674A - 固体撮像素子 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子に関し、特にシリコン基板中に電
極を埋め込んだ構造の固体撮像素子に関する。

（従来の技術） 従来、ＣＣＤ固体撮像素子は、外観上、複数の垂直ＣＣ
Ｄ部１と、これらの垂直ＣＣＤ部１間に配置された感光
部２と、水平ＣＣＤ部３とから構成されている（第２図
図示）。こうした固体撮像素子は、断面的に見れば、第
３図に示すようになっている。

図中の１１は、ｐ型のシリコン（Ｓｉ）基板である。こ
の基板１１の表面には、ｐ゛型のフォトダイオード層１
２及びｎ１型のフォトダイオード層１３、ｎ＋型の電荷
転送路１４及び９１層１５、ｐ＋型のチャネルストッパ
層１６等がイオン打込みなどにより形成されている。前
記基板１１上には、ゲート酸化膜１７を介して第１電極
１８ａが形成されている。この第１電極１８ａを含む基
板１１上には第２電極１８ｂを埋設した層間絶縁膜１９
が形成されている。

このっ層間絶縁膜１９上でかつ前記電荷転送路１４に対
応する位置には、Ａｐからなる光遮蔽膜２０が形成され
ている。この光遮蔽膜２０を含む層間絶縁膜１９上には
、パッシベーション膜２１が形成されている。

しかしながら、従来のＣＣＤ固体撮像素子によれば、フ
ォトダイオード１３上と電荷転送路１４上との段差が大
きくなり、光遮蔽膜２０の部分的な被覆性劣化が生じた
り、段差部にかかるストレスにより光遮蔽膜２０のダレ
イン間に隙間か生じる。その結果、電荷転送路１４へ光
か漏れ込みやすく、スミャが発生し易い（電子情報通信
学会論文誌Ｃ−■Ｖｏ　ＩＩ　、　　Ｊ７２−Ｃ−ＩＩ
、　Ｎｏ、　　９．　ｐｐ、８７１−８７８　１９８９
年９月）。

また、幾層もの層間絶縁膜を重ねなければならないため
、フォトダイオード１３上の酸化膜厚か大きくなり、Ｓ
ｉ基板表面で反射した光の一部か光遮蔽膜２０の下に漏
れ込んで、スミアを発生させ易い。更に、何層にも積み
重ねられた層間絶縁膜の為、感度が低下する。

現在、４ＭＤＲＡＭあるいは１６Ｍの技術にＳｉ基板に
穴を掘って３次元的なキャパシタを形成するトレンチセ
ルがあるため（月刊セミコンダクターワールド、　１９
９ｆ）年３月号）、これをヒントにしてＣＣＤ固体撮像
素子の電極をＳｉ基板内に埋め込めないかと考えられて
いる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリコン基
板表面の感光部（フォトダイオード）形成予定部に対応
する部分に溝を形成し、この溝に電荷転送路に対応した
電極を埋め込むことにより、平坦化構造を可能にし、も
ってスミアの発生の少ない固体撮像素子を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、フォトダイオード形成予定部に対応するシリ
コン基板表面に埋め込まれた電極と、この電極を含む基
板全面に形成された層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上で
前記電極上に対応する位置に設けられた光遮蔽膜とを具
備することを特徴とする固体撮像素子である。

本発明において、電極の材料としては、例えば多結晶シ
リコンが挙げられる。

本発明において、光遮蔽膜の材料としては、例えばＡｆ
ｉが挙げられる。

（作用） 本発明においては、電極電荷転送路用の電極が基板に埋
め込まれた構成となっているため、平坦化構造を可能に
し、もってスミアの発生の少ない固体撮像素子を得るこ
とができる。

また、同様な理由により、第２電極上の層間絶縁膜の膜
厚が厚くなるため、電極と光遮蔽膜とのショート不良も
防ぐ事ができる。

更に、フォトダイオード上の層間絶縁膜が薄くできるこ
とで、Ｓｉ基板表面で反射した光が光遮蔽膜の下側に漏
れ込んで反射し、電荷転送路を感光して発生するスミア
も抑制できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子につ
いて第１図を参照して説明する。

図中の３１は、ｐ型のシリコン（Ｓｉ）基板である。こ
の基板３１表面のフォトダイオード予定部に対応する部
分には、溝３２が形成されている。この溝３２の下の基
板３１表面には、ｎ′″型の電荷転送路３３及びｐ＋層
３４が形成され、更にｐ＋型のチャネルストッパ層３５
が形成されている。前記溝３２に隣接した基板３１表面
には、ｐ＋フォトダイオード層３６及びｎ“型のフォト
ダイオード層３７か形成されている。

前記電荷転送路３３上には、ゲート酸化膜３８を介して
多結晶Ｓｉからなる第１電極３９ａが形成されている。

この第１電極３９ａを含む基板３１上には、多結晶Ｓ１
からなる第２電極３９ｂを埋設した層間絶縁膜４０が形
成されている。この層間絶縁膜４０上てかつ前記電荷転
送路３３に対応する位置には、ＡＩからなる光遮蔽膜４
１が形成されている。この光遮蔽膜４１を含む層間絶縁
膜４０上には、パッシベション膜４２か形成されている
。

こうした構成のＣＣＤ固体撮像素子は、次のようにして
製造する。

（１）まず、ｐ型のＳｉ基板３１の感光部フォトダイオ
ード予定郡部上にレジスト等でマスクをし、フォトダイ
オード以外の部分を例えばＣＤＥ法等で１μｍ程度エツ
チングし、溝３２を形成する。この後、前記レジストを
除去する。

（２）次に、前記溝３２下の基板３１表面に、埋め込み
チャネルとなる電荷転送路３３．チャネルストッパ層３
５を形成する。次いて、溝３２に隣接する基板３１表面
にフォトダイオード層３６．３７を夫々形成する。

（３）次に、８１基板３１上にケート酸化膜３８を形成
した後、電荷転送路３３上のゲート酸化膜３８上に位置
するように第１電極３９ａを形成する。つついて、その
上に層間絶縁膜４０を形成し、第２電極３９ｂを形成す
る。更に、層間絶縁膜４０を形成し、光遮蔽膜４１、パ
ッンヘーンヨン膜４２を形成してＣＣＤ固体撮像素子を
形成する。

しかして、上記実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子は、Ｓ
ｉ基板３１表面の感光部フォトダイオード予定部に対応
する部分に電極の厚さ分の溝３２を形成し、この溝３２
に電荷転送路３３に対応した第１電１３９ａ、　３９ｂ
を埋め込むこんだ構成となっているため、従来２μｍ近
くあった段差を０．５μｍ以内に抑制することかできる
。従って、平坦化構造か可能になり、従来のように光遮
蔽膜間に隙間か生して電荷転送路へ光が漏れ込むことに
起因するモトのスミアを抑制することかできる。

また、同様な理由により、第２電極３９上の層間絶縁膜
４０の膜厚か厚くなるため、第２電極３９ｂと光遮蔽膜
４１とのショート不良も防ぐ事かできる。

更に、フォトダイオード３６上の層間絶縁膜４０が薄く
てきることで、Ｓｉ基板３１表面で反射した光が光遮蔽
膜４１の下側に漏れ込んで反射し、電荷転送路３３を感
光して発生するスミアも抑制できる。

なお、上記実施例では、ｐ型のＳｉ基板の所定の位置に
溝を掘り、この溝に電極を埋め込む場合について述べた
か、これに限定されない。例えば、ｐ型Ｓｉ基板の感光
部フォトダイオード予定部以外の部分を、酸化膜等でマ
スクし、感光部予定部上にＳｉを１μｍ程度エピタキシ
ャル成長させ、更に前記酸化膜を除去した後、上記実施
例と同様にして電極を基板に埋め込む構成にしても良い
。

［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明によれば、シリコン基板表面の
感光部フォトダイオード予定部に対応する部分に溝を形
成し、この溝に電荷転送路に対応した電極を埋め込むこ
とにより、平坦化構造を可能にし、もってスミアの発生
の少ない信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目
的とする。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子の
断面図、第２図はＣＣＤ固体撮像素子の全体説明図、第
３図は従来のＣＣＤ固体撮像素子の断面図である。 ３１・・・ｐ型のシリコン基板、３２・・溝、３３・・
・ｎ゛型の電荷転送路、３４・・・ｐ゛層、３５・・・
ｐ゛型のチャネルストッパ層、３６・・ｐ＋フォトダイ
オード層、３７、・ｎ゛型のフォトダイオード層、３８
・・・ゲート酸化膜、３９ａ・・・第１電極、３９ｂ・
・・第２電極、４ｏ・・・層間絶縁膜、４１・・光遮蔽
膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フォトダイオード形成予定部に対応するシリコン基板表
   面に埋め込まれた電極と、この電極を含む基板全面に形
   成された層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上で前記電極上
   に対応する位置に設けられた光遮蔽膜とを具備すること
   を特徴とする固体撮像素子。