JPH02228044A - 電荷転送装置 - 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〕 本発明は転送領域上に形成された転送電極により電荷が
転送される電荷転送装置に関し、特に、金属配線層を半
導体層に接続させる構造の電荷転送装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、転送領域上に形成された転送電極により電荷
が転送される電荷転送装置において、転送電極となる第
１の半導体層をコンタクトホール介して第２の半導体層
に接続させ、その第２の半導体層を上記コンタクトホー
ル以外の領域で金属配線層と接続させることにより、配
線の低抵抗化と転送領域のポテンシャルの変動を防止す
るものである。

〔従来の技術〕

ＣＯＤ等の電荷転送装置においては、高速な転送を行う
ためや、配線層の微細化のために、転送電極のシート抵
抗の低減が求められている。そして、このような転送電
極の低抵抗化を図る技術としては、特開昭５６−８７３
７９号公報のように、転送電極の一部に接続するように
アルミニウム配線層等の金属薄膜を設け、その金属薄膜
を介して転送電極に転送りロックパルスを印加する技術
が知られまた、転送電極の低抵抗化を図るために、高融
点金属層を形成したり、シリサイド層を形成する技術も
知られる。また、アルミニウム配線層を転送電極上に形
成するものでは、アルミニウム配線層の下層に金属との
反応を防止するためのモリブデンやチタン等のバリヤメ
タル層を形成する技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、シリサイド層の形成や、高融点金属層の形成
を行う構造の電荷転送装置においては、酸化膜等の絶縁
膜を良好に形成することが困難なため、低抵抗化を実現
しながら転送電極同士をオーバーラツプさせて形成する
ことが難しい。

また、転送電極に金属薄膜を接続し、その金属薄膜を介
して転送りロックパルスを供給する電荷転送装置では、
転送電極上に直接金属薄膜を形成した場合に、その金属
薄膜の下部の仕事関数の変動からポテンシャルウェルの
深さが変わり、設計値通りの電荷の転送が行えない。

また、バリヤメタル層を形成するものでは、下地の絶縁
膜（酸化膜）との選択比がとれない等の問題が生じる。

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、低抵抗化
を実現すると共に、バリヤメタル層の問題を解決し、さ
らに転送領域のポテンシャルの変動を防止するような電
荷転送装置の捉供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本発明の電荷転送装置は
、電荷を転送するための転送領域と、その転送領域上に
形成され転送電極として機能する第１の半導体層と、そ
の第１の半導体層を覆う絶縁膜と、上記第１の半導体層
上の上記絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、その
コンタクトホールにより上記第１の半導体層に接続する
第２の半導体層と、上記コンタクトホール上以外の上記
第２の半導体層上で該第２の半導体層と接続する金属配
線層とを有していることを特徴としている。

本発明において第１の半導体層及び第２の半導体層は、
例えばポリシリコン層等の材料からなる。

第１の半導体層が単層でも良く、複数層からなる構造で
も良い。また、第２の半導体層は、第１の半導体層の最
上層よりも上部に形成される半導体層であり、第１の半
導体層との間に絶縁膜を介する。第２の半導体層の一部
が転送電極として機能しても良い、この第２の半導体層
も単層、複数層を問わない。また、電荷転送装置はエリ
ア状或いはライン状に配列された受光部を有する固体撮
像装置であっても良い。金属配線層の一例としてはアル
ミニウム配線層が挙げられるが、他の高融点金属、シリ
サイド層等であっても良い。

〔作用〕

本発明の電荷転送装置では、第１の半導体層と第２の半
導体層の間に形成されるコンタクトホールの位置と、第
２の半導体層上に形成される金属層＆ＡｌｔｌＮが該第
２の半導体層に接続する位置が平面レイアウトからみて
異なる位置にされる。このため、金属配線層が第２の半
導体層に接続する領域の下部には、第１の半導体層がポ
テンシャルに影響する形で位置することがなくなり、低
抵抗化が行われると共に仕事関数の変動の問題が解決さ
れ、そのバリアメタルは不要となる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例 本実施例は、金属配線層をアルミニウム配線層とし、そ
のアルミニウム配線層の下層であって第１層目のポリシ
リコン層のコンタクトホール上に緩衝層が形成される例
である。

その構造は、第１図に示すように、シリコン基板１１の
表面に電荷を転送するための転送領域１２が形成される
。この転送領域１２には、トランスファ一部或いはスト
レージ部を形成するように所要の不純物が導入される。

転送領域１２上には、絶縁膜１３を介して転送電極とな
る第１のポリシリコン層１４が形成される。この第１の
ポリシリコン層１４は、図示を省略しているが、断面に
垂直な方向で他のポリシリコン層に絶縁膜を介して隣接
する。その第１のポリシリコン層１４は、第１層目或い
は第２層目のポリシリコン層である。

第１のポリシリコン層１４は層間絶縁膜１５に被覆され
る。この眉間絶縁膜１５には、コンタクトホール１６が
形成され、コンタクトホール１６の底部には第１のポリ
シリコン層１４が臨む。

第２の半導体層である第２のポリシリコン層１７は、そ
のコンタクトホール１６を介して第１のポリシリコン層
１４に接続する。すなわち、第２のポリシリコン層１７
は、コンタクトホール１６の領域で第１のポリシリコン
層１４に接続し、その領域の周囲では眉間絶縁膜１５上
にまで及んで形成され、第２のポリシリコンＮ１７の端
部は、その眉間絶縁膜１５上に設けられている。なお、
第２のポリシリコンＪｉｉ１７は、例えば第３層目のポ
リシリコン層である。

そして、第２のポリシリコン層１７のコンタクトホール
１６の領域上には、緩衝Ｎ１８が形成される。この緩衝
層１８は、次のアルミニウム配線層１９と第２のポリシ
リコン層１７の相互の拡散を防止するための層であり、
例えばシリコン酸化層やシリコン窒化層を用いて形成さ
れる。この緩衝層１日が形成される領域は、コンタクト
ホール１６上の領域であり、コンタクトホール１６にか
かる領域の第２のポリシリコン層１７は緩衝層１８によ
って覆われる。

コンタクトホール１６の領域で緩衝層１８に覆われた第
２のポリシリコン層１７は、緩衝層１８から外側の領域
すなわちコンタクトホール１６の領域以外の領域でアル
ミニウム配線層１９と接続する。アルミニウム配線層１
９を配線層とすることでポリシリコン層に比べてシート
抵抗を低減できる。そして、緩衝層１８がコンタクトホ
ール１６の領域に存在することから、アルミニウム配線
層１９によって転送領域１２のポテンシャルが変動する
ような弊害が抑制される。

このように本実施例の電荷転送装置では、アルミニウム
配線層１９が第２のポリシリコン層１７を介して第１の
ポリシリコン層１４に接続するが、第１のポリシリコン
層１４と第２のポリシリコン［１７の間のコンタクトホ
ール１６上には緩衝層１８が形成され、この緩衝層１８
によって、アルミニウム配線層１９とポリシリコン層１
４の相互の拡散を防止できる。このため第１のポリシリ
コン層１４の下部の転送領域１２のポテンシャルの変動
を防止することができ、バリアメタルのエツチングの問
題も生じない、勿論、アルミニウム配線層１９により配
線層の低抵抗化を図ることが可能である。

なお、上述の実施例においては、シリコン基板１１の表
面に転送領域１２のみ形成しているが、受光部、その他
の領域を有する構造であっても良い、アルミニウム配ｖ
Ａｉｉ１９は光遮蔽用を兼用するものでも良い。

第２の実施例 本実施例は、第２のポリシリコン層が延在されてアルミ
ニウム配線層が接続される例であり、第２図に示す構造
を有する。

第２図に示すように、その構造は、シリコン基板２１の
表面に電荷を転送するための転送領域２２が形成される
。この転送類、域２２には、トランスファ一部或いはス
トレージ部を形成するように所要の不純物が導入される
。転送領域２２上には、絶縁膜２３を介して転送電極と
なる第１のポリシリコン層２４が形成され、断面に垂直
な方向で他のポリシリコン層に絶縁膜を介して隣接する
。その第１のポリシリコン層２４は、第１層目或いは第
２層目のポリシリコン層とされ、眉間絶縁膜２５に被覆
される。この層間絶縁膜２５には、コンタクトホール２
６が第１のポリシリコン層２４を露出させるように形成
される。

第２の半導体層である第２のポリシリコン層２７は、そ
のコンタクトホール２６を介して第１のポリシリコン層
２４に接続し、そこからさらに眉間絶縁膜２５上に延在
される形状にパターニングされている、このように延在
された第２のポリシリコン層２７には、眉間絶縁膜２日
が被覆され、その眉間絶縁膜２８を開口してアルミニウ
ム配線層３０との接続を図るためのコンタクトホール２
９が形成される。そして、そのコンタクトホール２９に
配線のシート抵抗を低減するためのアルミニウム配線層
３０が形成される。ここで、コンタクトホール２９の位
置は、第１のポリシリコン層２４上のコンタクトホール
２６の領域上の位置ではなく、コンタクトホール２６の
領域以外の位置であって、眉間絶縁膜２５上に延在され
た第２のポリシリコン層２７の部分に形成される。この
ように２つのコンタクトホール２６，２９の位置がずれ
るために、アルミニウム配線層３０による仕事関数の変
動が抑えられ、転送領域２２のポテンシャルの変動を抑
制することができる。

上述したように本実施例の電荷転送装置では、２つコン
タクトホール２６，２９の位置が異なるために、転送領
域２２のポテンシャルの変動が抑えられ、さらにアルミ
ニュームのスパイク等の問題も防止される。

なお、本実施例においては、シリコン基板１１の表面に
転送領域１２のみ形成しているが、受光部１その他の領
域を有する構造であっても良い。

第３の実施例 本実施例は、第２のポリシリコン層が転送電極の一部と
して機能する例である。

その構造は、第３図に示すように、シリコン基板３１の
表面に電荷を転送するための転送領域３２が形成される
。転送領域３２上には、絶縁膜３３を介して第１の半導
体層である第１のポリシリコン層３４が形成され、転送
電極として機能する。

この第１のポリシリコン層３４は第１層目のポリシリコ
ン層である。この第１のポリシリコン層３４は絶縁膜３
５に被覆され、その絶縁膜３５にはコンタクトホール３
６が形成される。そして、このコンタクトホール３６を
介して第２層目のポリシリコン層からなる第２のポリシ
リコン層３７が接続する。第２のポリシリコン層３７は
第１のポリシリコン層３４上から絶縁膜３３上まで延在
される。従って、第１のポリシリコンＮ３４と第２のポ
リシリコン層３７が転送電極として機能し、転送領域２
２のそれぞれ対応する領域が不純物の打ち分は等により
ストレージ部とトランスファー部として機能する。

そして、第２のポリシリコン層３７には、絶縁膜３８が
被覆し、この絶縁膜３８には第２のポリシリコン層３７
とアルミニウム配線層４０を接続させるためのコンタク
トホール３９が形成される。

そして、そのコンタクトホール３９上にアルミニウム配
線層４０が所要のパターンで形成され、このアルミニウ
ム配線層４０を介して各ポリシリコン層３７．３４に転
送りロック信号が供給される。

ここで、コンタクトホール３９の位置は、コンタクトホ
ール３６上以外の位置とされる。このために、アルミニ
ウム配線層４０による仕事関数の変動が抑えられ、転送
領域３２のポテンシャルの変動を抑制することができる
。また、バリャメクルを必要とせずに、アロイスパイク
を防止できることになる。

第４の実施例 本実施例は、３層のポリシリコン層を有する構造で、ア
ルミニウム配線層の悪影響を防止する例である。

その構造は、第４図に示すように、シリコン基板４１上
に絶縁膜４３が形成される。この絶縁膜４３の下部のシ
リコン基板４１の表面には、所要の領域に不純物が導入
されて、転送領域等が形成される（図示せず。）。この
絶縁膜４３上には、転送電極として機能する第１のポリ
シリコン層４４がバターニングされて形成される。第１
のポリシリコン層４４は第１層目のポリシリコン層であ
る。この第１のポリシリコン層４４は絶縁膜４５に被覆
される。その絶縁膜４５には第１のポリシリコン層４４
上でコンタクトホール４６が形成される。

次に、第２層目のポリシリコン層を用いて、第２の半導
体層である第２のポリシリコン層４７゜４８が形成され
る。第２のポリシリコン層４７は、コンタクトホール４
６を介して第１のポリシリコン層４４に接続され、その
コンタクトホール４６から第１のポリシリコン層４４上
の絶縁膜４５上に沿って延在する。また、第２のポリシ
リコン層４８は、第１のポリシリコン層４４に絶縁膜４
５を介して隣接し、一端が第１のポリシリコン層４４上
に重なると共に、他端側が絶縁膜４３を介してシリコン
基板４１に臨む。従って、第２のポリシリコン層４８は
、そのシリコン基板４１の表面のポテンシャルの制御に
用いられる。さらに、第２のポリシリコン層４８上には
、絶縁膜４９を介して第３層目のポリシリコン層５０が
形成される。

この第３層目のポリシリコン層５０も第２のポリシリコ
ン層４日と同様の断面形状を有し、一端が第２のポリシ
リコン層４８上に重なると共に、他端側か絶縁膜４３を
介してシリコン基板４１に臨んで形成される。この第３
層目のポリシリコン層５０も第２のポリシリコン層４８
と同様に、シリコン基板４１の表面のポテンシャルの制
御に用いられる。

これら第２のポリシリコン層４７．４８．第３層目のポ
リシリコン層５０は、それぞれ層間絶縁膜５１に被覆さ
れる。そして、それぞれ各ポリシリコン層４７，４８．
５０には、その眉間絶縁膜５１を開口してコンタクトホ
ール５２，５３．５４が形成される。ここで、コンタク
トホール５２の位置は、コンタクトホール４６の位置と
は平面上ずれたものとされる。また、コンタクトホール
５３．５４の下部の第２のポリシリコン層４８゜第３Ｎ
目のポリシリコン層５０は、それぞれ他のポリシリコン
層４４．４８に対して上側に重ね合わされており、その
重なって上側になった端部側でそれぞれコンタクトホー
ル５３，５４が形成されている。そして、これらコンタ
クトホール５２゜５３．５４を介して各アルミニウム配
線層５５が各ポリシリコン層４７，４８．５０に接続し
ている。

このような構造の電荷転送装置においては、コンタクト
ホール５２，５３．５４の下部に、その下部の領域で直
接絶縁Ｍ２Ｓ上に存在するようなポリシリコン層が形成
されていない、従って、アルミニウム配ｊｆｉＪ！５５
のアルミニウムの拡散によって、仕事関数が変動するよ
うな弊害が防止されることになる。また、バリヤメタル
を不要として、アロイスパイク等を防止でき、アルミニ
ウム配線層５５により配線層の低シート抵抗化も可能と
なる。

なお、第１のポリシリコン層４４は転送電極であるが、
第２のポリシリコン層４８や第３Ｎ目のポリシリコン層
５０は、それぞれ転送電極でも良く、或いはＣＯＤ等の
固体撮像素子における読み出しゲート、オーバーフロー
コントロールケート等の制御電極でも良い。

〔発明の効果〕

本発明の電荷転送装置は、上述のように、第１の半導体
層と第２の半導体層を接続するコンタクトホール以外の
領域で第２の半導体層が金属配線層と接続される。この
ため、金属配線層が第２の半導体層に接続する領域の下
部には、第１の半導体層がポテンシャルに影響させる形
で位置することがなくなり、イ戊抵抗化が行われると共
にそのバリアメタルは不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電荷転送装置の一例の模式的な要部断
面図、第２図は本発明の電荷転送装置の他の一例の模式
的な要部断面図、第３図は本発明の電荷転送装置の更に
他の一例の模式的な要部断面図、第４図は本発明の電荷
転送装置のまた更に他の一例の模式的な要部断面図であ
る。 １１、　２１．　３ １２、　２２．　３ １３、　２３．　３ １４、　２４．　３ １５、　２５．　３ １６、　２６．　３ １７、　２７．　３ １．４１・・・シリコン基板 ２・・・転送領域 ３．４３・・・絶縁膜 ４．４４・・・第１のポリシリコン層 ５．４５・・・絶縁膜 ６．４６・・・コンタクトホール ７．４７・・・第２のポリシリコン層 ｌ８・・・緩衝層 １９゜ ３０゜ ５５・・・アルミニウム配線層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転送領域上に転送電極とされる第１の半導体層を有し、
   その第１の半導体層上のコンタクトホールにより該第１
   の半導体層は第２の半導体層と接続され、上記コンタク
   トホール上以外の上記第２の半導体層上で該第２の半導
   体層は金属配線層と接続される電荷転送装置。