JPH02128469A - 積層型固体撮像装置 - 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】 〔概　要〕 積層型固体撮像装置に関し、 光伝導セルの下部電極と固体撮像セルの入力ゲートとを
導通するための電極配線層を均一に形成することを目的
とする、 固体撮像セルの上に光伝導セルを積層した積層型固体撮
像装置において、上記固体撮像セルの入力ゲートと上記
光伝導セルの下部電極とを導通する電極配線層を二層構
造に形成し、該電極配線層のうち上記固体撮像セルの入
力ゲートに対向する下層部を、不純物をドープした多結
晶シリコン心こより形成する一方、該電極配線層の上層
部を、高融点金属と高融点金属シリサイドのうち少なく
とも一方により形成したことを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、積層型固体撮像装置に関し、より詳しくは積
層型固体撮像装置における光伝導セルと固体撮像セルと
を導通する配線電極の構造に関する。

〔従来の技術〕

固体撮像装置としては、固体撮像セルの１番こ光伝導セ
ルを積層した光伝導膜積層型のものが提案されており、
例えば第４図に示すように、固体撮像セルとしてＣＣＤ
　（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）セ
ル５１を使用し、光伝導セルとしてフォトダイオード５
２を適用したものがある。

ところで、この積層型固体撮像装置は、基板５０表面層
のフィールド酸化膜５３相互間の領域を１つの画素とす
るように構成されていて、ＣＣＤセル５１の画素領域５
４には、入力ゲートをなす蓄積ダイオード５５が形成さ
れている。

そして、蓄積ダイオード５５の０１層とフォトダイオー
ド５２の画素電極５６との導通を図る場合には、フォト
ダイオード５２とＣＣＤセル５１との間に介在する層間
絶縁層５７上にアルミニウム配線層５８を形成し、画素
電極５６から蓄積ダイオード５５のｎ“層に電流が流れ
るようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ＣＣＤセル５１の基板５０の上には転送電極５
９が突出して形成されているため、この上に形成した層
間絶縁膜５７に段Ａが生じることになる。

このため、眉間絶縁膜５７の段Ａ上に形成するアルミニ
ウム配線層５８のカバレッジが悪くなり、断線により歩
留りが低下したり、アルミニウム配線層５８の断面積が
小さくなって抵抗が増加するために光応答速度が低下す
るといった問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、光伝導セルの下部電極と固体撮像セルの入力ゲート
とを導通ずるための電極層を均一な膜厚に形成すること
ができる積層型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〕

上記した課題は、固体撮像セル３１の上に光伝導セル３
２を積層した積層型固体撮像装置において、上記固体撮
像セル３１の入力ゲート３３と上記光伝導セル３２の下
部電極３４とを導通する電極配線層３５を二層構造に形
成し、該電極配線層３５のうち上記固体撮像セル３１の
入力ゲート３３に対向する下層部３７を、不純物をドー
プした多結晶シリコンにより形成する一方、該電極配線
層３５の上層部３６を、高融点金属と高融点金属シリサ
イドのうち少なくとも一方により形成したことを特徴と
する積層型固体撮像装置により解決する（第１図）。

〔作　用〕

本発明において、光伝導セル３２に光を照射すると、こ
の光伝導セル３２の下部電極３４と固体撮像セル３１の
入力ゲート３３との間に電極配線層３５を介して電流が
流れるため、入力ゲート３３側にキャリアが発生する。

この入力ゲート３３の一例を示すと、第２図に示すよう
に、ｐ形基板２にｎ＋層９をドープした蓄積ダイオード
ＩＯがある。

ところで、電極配線層３５の下層部３７はポリシリコン
によって形成するため、熱ＣＶＤ法によりカバレッジを
良くすることができ、その断面の細りゃ断線は生じ離く
なる。

また、電極配線層３５の上層部３６は高融点金属や高融
点金属シリサイドにより形成するため、下層部３７を構
成する多結晶シリコンや、光伝導セル３２の下部電極３
４との接合が良くなる。

しかも、この電極配線層３５の上層部３６は光を透過し
ない材料により構成しているため、固体撮像セル３１へ
の光の侵入を遮ることになり、固体撮像セル３１の誤動
作を防ぐことになる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の一実施例を示す装置の断面図で、図
中符号１は、ｐ型基板２に形成したＣＯＤ　（ｃｈａｒ
ｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）セルで、基板２
表面に形成した複数のフィールド酸化膜３相互によって
挟まれる部分は１つの画素形成領域４となるように構成
されている。

また、基板２の画素形成領域４上部には２つの０層５．
６が形成され、このうちの一方の０層５の上方には、基
板２表面の薄い絶縁膜７を介して転送用電極８が形成さ
れ、さらに、他方のｎ層６の中央にはｎ３層９が深く形
成されていて、このｎ゛層９Ｐ型基板２との接続部分が
蓄積ダイ−オド１０として機能するように構成されてい
る。

１１は、出力用電極８を覆う層間絶縁膜１２の上に形成
した２Ｎ構造の電極配線層で、その下層部１３はｎ型元
素をドープした多結晶シリコンよりなり、また上層部１
４は、タングステン（Ｗ）　、モリブデン（Ｍｏ）　、
チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や高融点金属シリサイド
（ＷＳｉ、ＭｏＳｉ、ＴｉＳｉ等）より形成され、さら
に、その下層部１３は層間絶縁膜１２に設けたコンタク
トホール２２を通してｎ゛層層上上絶縁膜７に接合する
ように構成されている。

１５は、上記した電極配線層１１又は層間絶縁膜１２の
上に平坦化層１６を介して形成したフォトダイオードで
、このフォトダイオード１５は下から順にアルミニウム
の画素電極１７、ａ−５ｉＣ（炭化アモルファスシリコ
ン）１８、ａ−３ｉ　（アモルファスシリコン）１９、
透明電極２０を積層することにより構成されており、そ
のうちの画素電極１７は、平坦層１６に形成したピアホ
ール２１を通して電極配線層１１の上層部１４に接合す
るように構成されている。

次に、この実施例のＣＯＤセル１上に電極配線層１１を
形成する方法について説明する。

上記したＣＣＤセル１表面の絶縁膜７に多結晶シリコン
よりなる２層の転送用電極８を積層した状態で、この上
に、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等の無機性の材料を使用した層間
絶縁膜１２をＣＶＤ法等により５０００人程度形成する
（第３図（ａ））。

そして、フォトリソグラフィ法により眉間絶縁膜上２を
エツチングして蓄積ダイオード１０上にピアホール２２
を形成した後に、熱ＣＶＤ法により６２５°Ｃでシラン
（ＳｉＨｚ）を分解してピアホール２２内と層間絶縁膜
１２上に多結晶シリコンを形成し、この中にリン（Ｐ）
を８８０°Ｃ程度の温度で拡散することにより電極配線
層１１の下層部１３とする。

他方、電極配線層１１の上層部１４は、タングステン、
モリブデン、チタン等の高融点金属をスパッタ法により
２０００人程度０厚さに形成し、このまま電極配線層１
１の上層部１４として用いるか、あるいはこの高融点金
属を加熱してシリサイド（ＷＳｉ、　ＭｏＳｉ　、　Ｔ
ｉＳｉ等）にしてこれを上層部１４とする（第３図（ｂ
））。

その後で、電極配線層１１をバターニングして画素毎に
区分する溝２３を形成し、各画素の電極配線層１１が導
通しないようにする（第３図（Ｃ））。

そして、この上からＰＳＧ等の材料を使用して平坦層１
６を形成し、この平坦層１６に、電極配線層１１とフォ
トダイオード１５とを導通するためのピアホール２１を
形成した後、スパッタリング法等によりピアホール２１
内と平坦層１６の上にアルミニウムを形成し、これを画
素電極１７とする（第３図（ｄ））。

この画素電極１７には溝２４を形成し、それぞれの画素
が導通しないようにする。

この上にプラズマエツチング法によりｉ型炭化アモルフ
ァスシリコン（ａ−５ｉＣ）とｉ型アモルファスシリコ
ン（ａ−５ｉ）を２００人と１μｍの厚さにそれぞれ堆
積し、これに続いてＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オ
キサイド）をスパッタリング法により積層して透明電極
２０とする（第２図）。

次に、上記した実施例の作用について説明する。

上記した実施例において、フォトダイオード１５の透明
電極２０に向けて光を照射すると、フォトダイオード１
５の画素電極１７から透明電極２０方向に電流が流れる
ため、電極配線層１１を通って蓄積ダイオード１０のｎ
″層９ら画素電極１７に電子が移動し、蓄積ダイオード
１０の接合部分に空乏層が現れて２層基板２側に電子が
蓄積される。

また、電極配線層１１は熱ＣＶＤ法により形成したポリ
シリコン膜を下層部１３としているためにカバレッジが
良くなり、その断面の細りゃ断線が生じ難く、しかもこ
の下層部１３はＰＳＧより形成した層間絶縁膜１２や基
板２上の絶縁膜７との密着性が良くなって接触抵抗は低
くなる。

さらに、電極配線層１１の上層部１４は高融点金属又は
シリサイドにより形成されているために、その下層部１
３やその上部の画素電極１７との接合が良くなる。しか
も、この上層部１４は光を透過しないため、ＣＣＤセル
１への光の入射を遮ることになり、ＣＣＤセル１の誤動
作を防ぐことになる。

なお、上記した実施例ではＣＣＤセル１を使用したが、
Ｂ　ＣＣＤ　（ｂｕｒｉｅｄ　ｃｈａｎｎｅｌ　ＣＣＤ
）、その他の固体撮像セルを使用することもできる。ま
た、フォトダイオード１５の他に太陽電池等の光伝導セ
ルを適用することもできる。さらに、固体撮像セルの基
板をｎ型にして正孔をキャリアとすることも可能である
。

また、上記した画素電極１７はアルミニウムにより形成
したが、タングステン、モリブデン、チタン等の高融点
金属や高融点金属シリサイドを用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、光伝導セルと固体撮
像セルとを導通する電極配線を二層構造とし、高融点金
属或いは高融点金属シリサイドのうちの少なくとも一方
を電極の上層部にするとともに、多結晶シリコンを下層
部となるように形成したので、配線電極のカバレッジを
良好な状態に形成することができるため、電極配線層の
断線を無くして歩留りを向上することができるとともに
、断面の細りをなくして低抵抗とすることにより光応答
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理図、 第２回は、本発明の一実施例を示す装置の断面図、 第３図は、本発明の一実施例装置における配線電極層の
形成工程図、 第４図は、従来装置の一例を示す断面図である。 （符号の説明） １・・・ＣＣＤセル、 ２・・・基板、 ８・・・転送用電極、 ９・・・ｎ＋層、 １０・・・蓄積ダイオード、 １１・・・電極配線層、 １２・・・層間絶縁膜、 １５・・・フォトダイオ− １７・・・画素電極、 ３１・・・固体撮像セル、 ３２・・・光伝導セル、 ３３・・・入力ゲート、 ３４・・・下部電極、 ３５・・・電極配線層。 ド、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固体撮像セルの上に光伝導セルを積層した積層型固体撮
   像装置において、 上記固体撮像セルの入力ゲートと上記光伝導セルの下部
   電極とを導通する電極配線層を二層構造に形成し、 該電極配線層のうち上記固体撮像セルの入力ゲートに対
   向する下層部を、不純物をドープした多結晶シリコンに
   より形成する一方、 該電極配線層の上層部を、高融点金属或いは高融点金属
   シリサイドのうち少なくとも一方により形成したことを
   特徴とする積層型固体撮像装置。