JPH0697410A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその製造方法

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JPH0697410A
JPH0697410A JP4243113A JP24311392A JPH0697410A JP H0697410 A JPH0697410 A JP H0697410A JP 4243113 A JP4243113 A JP 4243113A JP 24311392 A JP24311392 A JP 24311392A JP H0697410 A JPH0697410 A JP H0697410A
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JP
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gate electrode
drive pulse
input wiring
pulse signal
signal input
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Takayuki Kawasaki
隆之 川崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化,高画素化しても見掛け上の段差が増
大することがなくて光電変換特性を低下させることがな
く、かつ、ゲート電極特性の均一化を計ることができる
固体撮像装置およびその製造方法を提供する。 【構成】 1層のゲート電極層10を分割してなる複数
のゲート電極10A,10Bが転送部100のゲート電
極を構成し、複数のゲート電極は、半導体基板の周辺部
に配置された駆動パルス信号φv1,φv3の入力配線まで
延在した第1ゲート電極10Aと、光電変換部101に
挟まれて分離されており駆動パルス信号φv2,φv4の入
力配線から離隔している第2ゲート電極10Bとを含
み、第2ゲート電極10Bは、第1ゲート電極10Aお
よび第2ゲート電極10B上に絶縁膜13を介して形成
され、第1ゲート電極10Aに接続する駆動パルス信号
入力配線とは別の駆動パルス信号入力配線に接続した1
層目遮光膜12にコンタクトされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は固体撮像装置に関し、
より詳しくは、インターライン転送CCD型の固体撮像
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種のインターライン転送C
CD型固体撮像装置は、図5(A)および図5(B)に示す
ように、半導体基板上に、φv1およびφv3パルス電圧が
印加される1層目ゲート電極20と、φv2およびφv4
ルス電圧が印加される2層目ゲート電極21とが一部重
ねて形成されている。
【0003】さらに、1層目および2層目ゲート電極2
0および21上に絶縁膜23を形成し、この絶縁膜23
上に、1層目の遮光膜22が形成されている。この1層
目の遮光膜22は、ゲート電極20,21の下にある電
荷転送用不純物層への電荷の進入を防ぎ、スミアの発生
を抑える。
【0004】上記固体撮像装置は、上記遮光膜22の上
に絶縁膜24が形成されている。そして、この絶縁膜2
4の上に1層目遮光膜層22と同様の効果を持つ2層目
遮光膜層25が形成されている。
【0005】尚、図5に示した固体撮像装置の製造工程
を、図6の(A)→(B)→(C)→(D)→(E)→(F)に工程
順に示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の固体
撮像装置は、使用レンズのサイズが1/2インチから1
/3インチ、さらには1/4インチへと小型化される傾
向にあり、これに伴って、上記半導体基板のサイズ(チ
ップサイズ)を縮少することが望まれている。さらに、
解像度向上も望まれており、画素数も増加する傾向にあ
る。
【0007】ここで、上記従来の固体撮像装置の構造
で、小型化,高画素化を行った場合には、固体撮像装置
のアスペクト比が大きくなるので、見かけ上の段差が大
きくなって行く。このように、見かけ上の段差が大きく
なると、後の製造工程のオンチップカラーフィルター工
程においてマイクロレンズの形成不良が生じ易くなり、
色ムラや集光不良による感度の低下およびスミアの増大
などを招くという問題がある。
【0008】また、上記従来の固体撮像装置の構造で
は、1層目ゲート電極20の形成と2層目ゲート電極2
1の形成とを別々に行わなければならないので、1層目
ゲート電極20の特性と2層目ゲート電極21の特性に
相異が発生し易くなり、転送特性が不均一になり易いと
いう問題がある。
【0009】そこで、本発明の目的は、小型化,高画素
化しても見掛け上の段差が増大することがなくて光電変
換特性を低下させることがなく、かつ、ゲート電極特性
の均一化を計ることができる固体撮像装置およびその製
造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、受光部と、この受光部で
発生した信号電荷を転送するCCDシフトレジスタを有
する4相駆動方式電荷転送部とを備え、上記受光部と電
荷転送部の基部が半導体基板で構成された固体撮像装置
において、1層のゲート電極層を分割してなる複数のゲ
ート電極が上記4相駆動方式電荷転送部のゲート電極を
構成し、上記複数のゲート電極は、上記半導体基板の周
辺部に配置された駆動パルス信号入力配線まで延在した
第1ゲート電極と、上記受光部を挟んで分離されてお
り、上記駆動パルス信号入力配線から離隔している第2
ゲート電極とを含み、上記第2ゲート電極は、上記第1
ゲート電極および第2ゲート電極上に絶縁膜を介して形
成され、上記第1ゲート電極に接続する駆動パルス信号
入力配線とは別の駆動パルス信号入力配線に接続した金
属膜に接触させられていることを特徴としている。
【0011】また、本発明の固体撮像装置の製造方法
は、受光部と、この受光部で発生した信号電荷を転送す
るCCDシフトレジスタを有する4相駆動方式電荷転送
部とを備え、上記受光部と電荷転送部の基部が半導体基
板で構成された固体撮像装置の製造方法において、上記
半導体基板上に1層のゲート電極層を形成し、上記ゲー
ト電極層を分割して、上記半導体基板の周辺部に配置さ
れた駆動パルス信号入力配線まで延在した第1ゲート電
極と、上記受光部を挟んで分離されており、上記駆動パ
ルス信号入力配線から離隔している第2ゲート電極とを
形成し、上記第1ゲート電極および第2ゲート電極上に
絶縁膜を形成し、上記第2ゲート電極上の上記絶縁膜
に、上記第2ゲート電極を露出させるコンタクトホール
を形成し、上記絶縁膜上に金属膜を形成し、上記コンタ
クトホールを介して上記第2ゲート電極と上記金属膜と
をコンタクトし、上記金属膜を、上記第1ゲート電極に
接続する駆動パルス信号入力配線とは別の駆動パルス信
号入力配線に接続することを特徴としている。
【0012】
【作用】上記構成の固体撮像装置によれば、上記第1ゲ
ート電極と第2ゲート電極とは単層構造をなし、上記第
2ゲート電極は上記金属膜を介して上記第1ゲート電極
が接続される駆動パルス信号入力配線とは別の駆動パル
ス信号入力配線に接続されている。したがって、本発明
によれば、単層構造のゲート電極による4相駆動方式の
固体撮像装置が実現される。
【0013】このように、本発明によれば、ゲート電極
が単層構造なので、低段差化を計ることができ、オンチ
ップマイクロレンズの形成が容易になって、集光率を高
めることができる。また、ゲート電極が単層構造なの
で、ゲート電極特性の均一化を計ることができる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の固体撮像装置およびその製
造方法を図示の実施例により詳細に説明する。
【0015】この実施例の固体撮像装置は、図1(B)に
示すように、半導体基板の表面に、駆動パルス信号φ
v1,φv3用の第1ゲート電極10A,10Aと、駆動パル
ス信号φv2,φv4用の第2ゲート電極10B,10Bとが
一層のゲート電極層10によって形成されている。
【0016】図1(A)に示すように、駆動パルス信号φ
v1,φv3用の第1ゲート電極10A,10Aは、チップす
なわち半導体基板の周辺部にまでつながっており、チッ
プ周辺部において、駆動パルス信号φv1,φv3用のパル
ス電圧配線と接続されている。
【0017】一方、上記第2ゲート電極10B,10B
は、受光部である光電変換部101を挟んで分離されて
おり、上記駆動パルス信号φv1,φv2,φv3,φv4用パル
ス電圧配線から離隔している。
【0018】駆動パルス信号φv1,φv3用の第1ゲート
電極10Aと駆動パルス信号φ2,φv4用の第2ゲート電
極10Bとの間隔は、0.3μmとした。上記間隔は電
荷の転送劣化を抑えるため、0.3μm以下が望ましい。
【0019】上記ゲート電極10Aとゲート電極10B
との間隔を0.3μm以下にすることが望ましい理由
を、図3を参照しながら説明する。この説明は1層ゲー
ト電極であっても2層電極であっても同様に適用でき
る。
【0020】図3(A),(B)に実線で示すように、2つ
のゲート電極に同電位を与えた時には、両ゲート電極間
にポテンシャルのコブができる。
【0021】しかし、上記2つの電極に電位差を与えた
場合には、上記両電極間のギャップが狭い時は、図3
(A)に破線で示すように、上記ポテンシャルのコブが、
深くなったポテンシャルにひっぱられて完全になくな
る。これに対し、上記電極間のギャップが広くなると、
図3(B)に破線で示すように、深くなったポテンシャル
にひっぱられてもコブが完全になくならず、スムースな
電荷転送の障壁となって、転送劣化をひきこおす。図4
(A)にゲート電極間のギャップが、0.3μm以下であ
るときの正常な画像を示し、図4(B)にゲート電極間の
ギャップが0.4μmを越えているために、水平転送劣
化が発生した場合の画像を示す。以上のような理由によ
ってゲート電極間のギャップが0.3μm以下であるこ
とが望ましい。
【0022】また、上記第1ゲート電極10Aおよび第
2ゲート電極10B上には、図1(B)に示すように、絶
縁膜13が形成されている。
【0023】上記駆動パルス信号φv2,φv4用の第2ゲ
ート電極10B上の絶縁膜13には、コンタクトホール
16が形成されており、このコンタクトホール16によ
って上記第2ゲート電極10Bが露出させられている。
このコンタクトホール16のサイズはコンタクト抵抗を
小さくするためにできるだけ大きい方が望ましく、0.
8μm角以上必要である。
【0024】上記第2ゲート電極10Bの面積は、現状
の1/3インチ40万画素のCCDにおいて、横3.5
μm×縦3.0μm程度になるので、各種バラツキ等のデ
ザインマージンを考慮しても、上記0.8μm角のコン
タクトホールを形成することは可能である。また、今後
の更なる微細化によって、0.8mm角のコンタクトが実
現できなくなった場合には、タングステン等の埋め込み
による低抵抗化技術が必要になる。
【0025】上記第2ゲート電極10B上および上記絶
縁膜13上には、1層目遮光膜12が形成されている。
この遮光膜12は、Al,Al−Si,W−Si,Ti−W,Ti
−N等の金属材料からなる。
【0026】図1(A)に示すように、上記1層目遮光膜
12はチップの周辺部までつながっており、チップの周
辺部において、駆動パルス信号φv2,φv4用のパルス電
圧配線と接続されている。
【0027】また、駆動パルス信号φv2用の配線につな
がる遮光膜12と、駆動パルス信号φv4用の配線につな
がる遮光膜12とのパターン間隔は、スミアを抑える必
要上1μm以下が望ましい。
【0028】上記1層目遮光膜12上には絶縁膜14が
形成され、絶縁膜14上には2層目遮光膜15が形成さ
れている。上記2層目遮光膜15はAl,Al−Si等の金
属材料からなる。この2層目遮光膜15は、転送部10
0のゲート電極10A,10Bをすべて覆うパターンに
して、スミアの発生を抑えるようにしている。
【0029】ここで、各層の膜厚について説明する。ま
ず、ゲート電極10A,10Bは、パルス波形の鈍りを
抑える必要上、N+Poly−Si電極を使用した場合に
は、300nm程度の膜厚が必要である。また、ゲート電
極10A,10Bとして、W−Si/Poly−Si等の2層
構造の電極を使用した場合には、Poly−Siを300nm
より薄くすることが可能である。
【0030】ゲート電極10A,10B上の絶縁膜13,
14については、耐圧の関係上300〜400nm程度の
膜厚の熱酸化膜やSiO2のCVD膜等にすることが必要
である。また、1層目および2層目の遮光膜12,15
については、Al,Al−Si,W−Si,Ti−W,Ti−N等
の内、どの材料をそれぞれに選択するかにより異なる
が、スミアを抑えるためには、200〜1000nm程度
の膜厚が必要である。
【0031】上記固体撮像装置は、第1ゲート電極10
Aと第2ゲート電極10Bとが単層構造をなし、上記第
2ゲート電極10Bは上記1層目遮光膜12を介して上
記第1ゲート電極10Aが接続される駆動パルス信号φ
v1,φv3用の電圧配線とは別の駆動パルス信号φv2,φv4
用の電圧配線に接続されている。したがって、この実施
例によれば、単層構造のゲート電極による4相駆動方式
の固体撮像装置を実現できる。
【0032】このように、上記実施例によれば、ゲート
電極10A,10Bが単層構造なので、低段差化を計る
ことができ、具体的には、従来例に比べて段差を500
〜600nm程度減少させることができた。したがって、
小型化,高画素化しても見掛け上の段差が増大すること
がなくて光電変換特性を低下させることがない。このた
め、たとえばオンチップマイクロレンズやオンチップカ
ラーフィルターを容易かつ安定して形成でき、集光率を
高め、色ムラを低減し、感度を向上させて、スミアを低
減させることができる。また、ゲート電極が単層構造な
ので、ゲート電極特性の均一化を計ることができる。
【0033】次に、本発明の固体撮像装置の製造方法の
実施例を、図1および図2を参照しながら説明する。
【0034】この実施例は、前述の図1に示した固体撮
像装置を製造する方法である。まず、図2(A)に示すよ
うに、半導体基板上に1層のゲート電極層10を形成
し、次に、上記ゲート電極層10を分割して、図1(A)
に示すように、上記半導体基板の周辺部に配置された駆
動パルス信号入力用電圧配線まで延在した第1電極10
Aと、上記受光部201を挟んで分離されており、上記
駆動パルス信号入力配線から離隔している第2ゲート電
極10Bとを形成する。
【0035】次に、図2(B)に示すように、上記第1ゲ
ート電極10Aおよび第2ゲート電極10B上に絶縁膜
13を形成する。
【0036】次に、図2(C)に示すように、上記第2ゲ
ート電極10B上の絶縁膜13に、上記第2ゲート電極
10Bを露出させるコンタクトホール16をフォト・エ
ッチングにより形成する。
【0037】次に、図2(D)に示すように、上記絶縁膜
13上に1層目遮光膜12を形成し、上記コンタクトホ
ール16を介して上記第2ゲート電極10Bと上記1層
目遮光膜12とをコンタクトする。この遮光膜12は、
フォトエッチングによりパターニングが行なわれ、図1
(A)に示すように、上記第1ゲート電極10Aに接続す
る駆動パルス信号φv1,φv3入力用電圧配線とは別の駆
動パルス信号φv2,φv4入力用電圧配線に接続される。
【0038】次に、図2(E)に示すように、絶縁膜1
4,2層目遮光膜15を順に形成する。この2層目遮光
膜15は、フォト・エッチングによりパターニングされ
る。
【0039】以上の工程により、前述の図1に示した実
施例の固体撮像装置が製造できる。
【0040】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の固体撮像装置は、1層のゲート電極層を分割してなる
複数のゲート電極が上記4相駆動方式電荷転送部のゲー
ト電極を構成しているので、ゲート電極が単層構造にな
り、低段差化を計ることができ、オンチップマイクロレ
ンズやカラーフィルターの形成が容易になって、集光率
を高め、スミアを低減することができる。また、ゲート
電極が単層構造なので、ゲート電極特性の均一化を計る
ことができる。
【0041】また、本発明の固体撮像装置の製造方法に
よれば、本発明の固体撮像装置を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の固体撮像装置の実施例の平面図と断
面図を含む図である。
【図2】 本発明の固体撮像装置の製造方法の実施例を
説明する図である。
【図3】 ゲート電極間ギャップと転送経路のポテンシ
ャル分布の関係を説明する図である。
【図4】 ゲート電極間ギャップが画像に与える影響を
説明する図である。
【図5】 従来のインターライン転送CCD型固体撮像
装置の構成を示す図である。
【図6】 上記従来の固体撮像装置の製造工程を示す図
である。
【符号の説明】
10…ゲート電極層、10A…第1ゲート電極、10B
…第2ゲート電極、12…1層目遮光膜、13,14…
絶縁膜、15…2層目遮光膜、16…コンタクトホー
ル、100…転送部、101…光電変換部、φv1,φv2,
φv3,φv4…駆動パルス信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光部と、この受光部で発生した信号電
    荷を転送するCCDシフトレジスタを有する4相駆動方
    式電荷転送部とを備え、上記受光部と電荷転送部の基部
    が半導体基板で構成された固体撮像装置において、 1層のゲート電極層を分割してなる複数のゲート電極が
    上記4相駆動方式電荷転送部のゲート電極を構成し、 上記複数のゲート電極は、 上記半導体基板の周辺部に配置された駆動パルス信号入
    力配線まで延在した第1ゲート電極と、 上記受光部に挟まれて分離されており、上記駆動パルス
    信号入力配線から離隔している第2ゲート電極とを含
    み、 上記第2ゲート電極は、 上記第1ゲート電極および第2ゲート電極上に絶縁膜を
    介して形成され、上記第1ゲート電極に接続する駆動パ
    ルス信号入力配線とは別の駆動パルス信号入力配線に接
    続した金属膜に接触させられていることを特徴とする固
    体撮像装置。
  2. 【請求項2】 受光部と、この受光部で発生した信号電
    荷を転送するCCDシフトレジスタを有する4相駆動方
    式電荷転送部とを備え、上記受光部と電荷転送部の基部
    が半導体基板で構成された固体撮像装置の製造方法にお
    いて、 上記半導体基板上に1層のゲート電極層を形成し、 上記ゲート電極層を分割して、上記半導体基板の周辺部
    に配置された駆動パルス信号入力配線まで延在した第1
    ゲート電極と、上記受光部を挟んで分離されており、上
    記駆動パルス信号入力配線から離隔している第2ゲート
    電極とを形成し、 上記第1ゲート電極および第2ゲート電極上に絶縁膜を
    形成し、 上記第2ゲート電極上の上記絶縁膜に、上記第2ゲート
    電極を露出させるコンタクトホールを形成し、 上記絶縁膜上に金属膜を形成し、上記コンタクトホール
    を介して上記第2ゲート電極と上記金属膜とをコンタク
    トし、 上記金属膜を、上記第1ゲート電極に接続する駆動パル
    ス信号入力配線とは別の駆動パルス信号入力配線に接続
    することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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