JPH07263662A - 固体画像センサー用低容量浮遊拡散構造及びその製造方法 - Google Patents
固体画像センサー用低容量浮遊拡散構造及びその製造方法Info
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Abstract
を変更せず又は段階を付加せずに作成され;浮遊拡散と
電極との間の相互接続に関係する寄生容量は減少し、浮
遊拡散の容量は減少する固体画像センサーの低容量浮遊
拡散構造を提供する。 【構成】 (a) 所定の導電型の基板上にゲート酸化
物を成長させ;(b)該ゲート酸化物上の該出力増幅器
に対して該ゲート電極を形成し、それを貫通する開口を
作成するために該ゲート電極をパターン化し;(c)
該基板内に浮遊拡散領域を形成するよう該所与の導電型
と反対の導電型のドーパントを該開口を介して導入し;
(d) 該浮遊拡散領域と該ゲート電極との間のオーミ
ック接触を形成する各段階からなりゲート電極を設けら
れた出力増幅器を有する固体画像センサー内の電荷を電
圧に変換するのに用いられる低容量浮遊拡散構造を製造
する方法。
Description
し、特にそのような固体画像センサーの低容量浮遊拡散
構造及びその製造方法に関する。
を入射光画像に空間的に相関する電荷に変換することに
より作動する。他の媒体内に画像を再生及び/又は記憶
するために光ー電荷は典型的に電圧に変換される。図1
の(A)、(B)に示すようにこれは例えば浮遊拡散に
より実現される集積されたコンデンサー上のCCD画像
センサーの出力ゲート1により記憶領域から光ー電荷を
搬送することにより通常達成される。浮遊拡散領域9は
出力増幅器の部分であるMOSトランジスタのゲート電
極3に接続される。MOSトランジスタはまたソース領
域4とドレイン領域5とからなる。平行チャンネルを有
する画像センサーの動作中に電荷サンプルはMOSトラ
ンジスタのゲート電極3に電気的に結合された浮遊拡散
領域9に搬送される。出力トランジスタのゲート電極上
の電圧は出力増幅器への入力電圧であり、浮遊拡散上に
搬送された画素電荷により決定される。MOSトランジ
スタのゲート電極3での電圧が浮遊拡散にあらかじめ印
加された画素電荷サンプルにより影響されないようにす
るために、リセットゲート7は各画素サンプル電荷が浮
遊拡散上に堆積された後の所定の時間で浮遊拡散をリセ
ットドレイン8により決定された基準電位にリセットす
るのに用いられる。各画素電荷はV=Q/Cの関係によ
り電圧に変換され;ここでVは電圧、Qは電荷であり;
Cは浮遊拡散の容量である。
(コピー機のような)応用分野では、dV/dQにより
決定される感度が大きくなり、それによりより低い輝度
レベルで振れる適切な出力電圧を供給するようにこの容
量をできるだけ小さくすることが望まれる。浮遊拡散構
造2は典型的には浅い注入物9により形成され、浮遊拡
散領域9を増幅器の部分であるMOSトランジスタのゲ
ート電極3に接続する金属層10を介して接触される。
そのようなシステムは例えばKubによる1986年6
月10日に発行されたアメリカ特許第4、594、60
4号明細書に記載されている。そのような浮遊拡散の正
味の容量は関連する固体画像化器の出力ゲート電極1と
浮遊拡散領域9との間の容量と、リセットゲート電極7
と浮遊拡散領域9との間の容量と、増幅器の入力容量
と、金属相互接続10及びMOSトランジスタゲート電
極への接続に関連する寄生容量と、浮遊拡散領域9の連
結容量とにより決定される。
量はこの金属相互接続10がトランジスタの動作チャン
ネル領域12の外にトランジスタを接続するのを許容す
るのに充分に長くなるべきこと(結合パッド11)によ
り増加されうる。加えて浮遊拡散領域は該接触及び相互
接続機構のために実現可能な最小限の幾何的配列を有し
ておらず、その故に最小連結容量は接触パターン化分解
能及び配列公差のために要求されるオーバーラップによ
り制限される。
1つの方法はK.Miwada等による文献「A 10
0 MHz Data Rate,5000−Elem
ent CCD Linear Image Sens
or With ResetPulse Level
Adjustment Circuit」IEEEIn
ternational Solid State C
ircuit Conference,Technic
al Digest,pp168−169,275,1
992年に記載されている。この方法によれば、図2の
(A)、(B)に示すようにトランジスタのゲート電極
3は「埋め込み接触」を介して浮遊拡散領域9に直接接
続される。そのような浮遊拡散構造を作成するために用
いられる1つの可能なプロセスが図3の(A)乃至
(D)及び図4の(A)乃至(C)に示されている。図
3の(A)ではゲート酸化物30は所定の導電性型の基
板31上で成長される。図3の(B)では埋め込み接触
32はフォトレジスト33でパターン化されエッチング
される。図3の(C)では基板31の1つと反対の導電
性型の浮遊拡散領域9が設けられ又は拡散される。図3
の(D)ではゲート電極3が堆積され、フォトレジスト
34によりパターン化され、エッチングされてゲート電
極3は浮遊拡散領域9と直接接触する。この段階中で画
像センサーの出力ゲート電極1と同様にリセットゲート
電極7もまた形成されうる。図4の(A)ではリセット
ドレイン領域8はパターン化され(フォトレジスト3
6)、浮遊拡散領域9の1つと同じ導電性型の注入物で
注入される。この注入段階中にMOSトランジスタのソ
ース/ドレイン領域(図示せず)はまた注入される。図
4の(B)では誘電体37が堆積され、パターン化され
(フォトレジスト38)、接触39を形成するようエッ
チングされる。図4の(C)では上記接触に対して金属
層40が堆積され、パターン化され、エッチングされ
る。そのような方法が浮遊拡散2とMOS増幅器のゲー
ト3との間のどのような金属相互接続の必要も除去する
としてもそれはある欠点を有する。第一にそれはベース
ライン画像センサープロセス、即ち標準的な単一、又は
2重以上のレベルのポリ画像化器プロセスに一連の専用
のマスク及びリソグラフィーを付加することを必要とす
る。それはまたゲート酸化物30をフォトレジスト33
に直接接触させる又は直接接触を回避する付加的なプロ
セス段階のどちらかをまた必要とする。結果として装置
の収率及びコストが不利に影響する。
従来技術の方法に関する上記の問題を解決する固体画像
センサーの改善された低容量浮遊拡散構造を提供するこ
とである。
させ; (b) 該ゲート酸化物上の該出力増幅器に対して該ゲ
ート電極を形成し、それを貫通する開口を作成するため
に該ゲート電極をパターン化し; (c) 該基板内に浮遊拡散領域を形成するよう該所定
の導電性型と反対の導電性型のドーパントを該開口を介
して導入し; (d) 該浮遊拡散領域と該ゲート電極との間のオーミ
ック接触を形成する各段階からなるゲート電極を設けら
れた出力増幅器を有する固体画像センサーの低容量浮遊
拡散構造を製造する方法を提供することにより達成され
る。
電極内に実現された開口の内縁に自己整合される基板内
の浮遊拡散領域と; (b) 該浮遊拡散領域と該ゲート電極との間のオーミ
ック接触を形成する手段とからなる浮遊拡散構造と、所
定の導電性型の基板上に設けられたゲート電極とを有す
る出力増幅器を有する固体画像センサーによりまた達成
される。
ースライン画像センサー組み立てプロセスを変更せず又
は段階を付加せずに作成され;浮遊拡散と電極との間の
相互接続に関係する寄生容量は減少し、浮遊拡散の容量
は減少する。
る浮遊拡散構造を説明する。本発明により得られる浮遊
拡散構造は従来技術を参照して記載されたものと基本的
に同じである;以下の説明は本発明による構造の独自の
特徴に重点を置く。固体画像センサー(図示せず)内で
発生した電荷は出力ゲート1によりCCDシフトレジス
タ(例えば)から浮遊拡散構造2で形成された集積され
たコンデンサー上へ搬送される。浮遊拡散構造は出力増
幅器の部分であるMOSトランジスタのゲート電極3に
接続された浮遊拡散領域9からなる。そのようなトラン
ジスタはドレイン領域4及びソース領域5からなる。ド
レイン領域からソース領域への電荷の搬送はゲート電極
3に印加された電位により制御されている。出力トラン
ジスタのゲート電極3での電圧があらかじめ浮遊拡散に
対して印加された画素電荷サンプルにより影響されない
ためにリセットゲート7が各画素サンプル電荷が浮遊拡
散内に堆積された後に所定の時間で浮遊拡散を基準電位
にリセットし、リセットドレイン8はこの目的のために
設けられる。浮遊拡散構造は浮遊拡散領域9からなり、
該領域の縁は図5の(B)に示すようにゲート電極3内
に形成された開口に自己整合する。以下により詳細に説
明するようにこの浮遊拡散領域はゲート電極内に形成さ
れた開口を介してドーパントを注入することにより形成
され、斯くしてゲート電極内に形成された開口の縁に浮
遊拡散領域の自己整合が形成される。金属相互接続10
は浮遊拡散領域とゲート電極との間のオーミック接触を
形成するよう浮遊拡散構造上に形成される。MOSトラ
ンジスタのゲート電極は浮遊拡散領域と相互接続を形成
するので相互接続の領域は上記で説明した浮遊拡散構造
に比較して顕著に減少される。従ってこの相互接続から
生ずる容量はまた顕著に減少する。更にまたゲート電極
内に形成された開口の縁への浮遊拡散領域の自己整合に
より最小の大きさの浮遊拡散領域が得られる。従って浮
遊拡散領域それ自身に関する容量は減少する。
法の好ましい実施例の段階を示す。図6の(A)にゲー
ト酸化物30が所定の導電性型の基板上に成長されるの
を示す。その様な基板は好ましくはP型基板である。図
6の(B)、(C)にポリシリコン層(又は他の適切な
材料)がフォトレジストによりゲート酸化物上に形成さ
れ、該ポリシリコン層はMOSトランジスタ12のゲー
ト電極を形成するようパターン化されエッチングされ
る。図6の(C)に示すようにゲート電極は開口45が
それを貫通して形成されるようパターン化される。この
パターン化段階中にリセットゲート電極7と同様に固体
画像センサーの出力ゲート電極1はまた形成される。典
型的には固体画像センサー内のゲート電極の1、2又は
3つのレベルがあり得、たとえ図示されていなくても固
体画像センサーの所定のレベルの全てのゲート電極はこ
のパターン化段階中に好ましく形成される。他のレベル
に対するゲート電極は後続のパターン化及びエッチング
段階中に形成される。
つと反対の導電性型のドーパントを基板内に導入するこ
とにより形成されるのを示す。例えばP型の基板に対し
て
又は拡散のような種々の技術がこの領域を形成するのに
用いられうる。ゲート電極内の開口を介してこの領域を
形成する利点の1つは浮遊拡散領域は開口の内縁に自己
整合され、斯くして浮遊拡散領域の大きさ及び容量が制
限されるということにある。図6の(D)に示すように
リセットドレイン領域8を形成するために同じドーパン
トがこの段階中に用いられる。固体画像センサー上の他
のソース/ドレイン領域と同様にMOSトランジスタの
ソース/ドレイン領域(図示せず)のような他の領域も
この段階中に注入されうる。
誘電体37が堆積され、パターン化され(フォトレジス
ト42)、エッチングされるのを示す。図6の(F)に
オーミック接触が浮遊拡散領域とゲート電極との間に形
成されるのを示す。この接触はアルミニウムのような金
属相互接続10により形成されうる。このプロセス中に
金属は画像センサーの他の接触40に対して堆積され、
パターン化され、エッチングされる。
単一、又は2重のレベルのポリ画像化器プロセスにどの
ような更なるプロセス段階も追加しないことは明白であ
る。これは専用のマスキングと注入段階が要求されるM
iwada等により記載された方法ではない。本発明は
ある好ましい実施例を特に参照して詳細に説明されてき
たが、変更及び改良は本発明の精神及び視野内で有効で
あることは理解されよう。
す図である。
るのに用いられる従来技術のプロセスの段階を示す図で
ある。
るのに用いられる従来技術のプロセスの段階を示す図で
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 ゲート電極を設けられた出力増幅器を有
する固体画像センサーの低容量浮遊拡散構造を製造する
方法であって、 (a) 所定の導電型の基板上にゲート酸化物を成長さ
せ; (b) 該ゲート酸化物上の該出力増幅器に対して該ゲ
ート電極を形成し、それを貫通する開口を作成するため
に該ゲート電極をパターン化し; (c) 該基板内に浮遊拡散領域を形成するよう該所定
の導電型と反対の導電型のドーパントを該開口を介して
導入し; (d) 該浮遊拡散領域と該ゲート電極との間のオーミ
ック接触を形成する各段階からなる製造方法。 - 【請求項2】 所定の導電型の基板上に設けられたゲー
ト電極とを有する出力増幅器を有する固体画像センサー
において、 (a) 所定の導電型と反対の導電型で、該ゲート電極
内に実現された開口の内縁に自己整合される基板内の浮
遊拡散領域と; (b) 該浮遊拡散領域と該ゲート電極との間のオーミ
ック接触を形成する手段とからなる浮遊拡散構造。
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