JPH0362967A

JPH0362967A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0362967A
Application number: JP1198431A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamaguchi; 鉄也山口; Akihiko Furukawa; 古川　章彦; Kensaku Yano; 健作矢野; Ryohei Miyagawa; 良平宮川; Yoshinori Iida; 義典飯田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-19

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〉この発明は、半導体基板に形成された信号電荷転送部上
に光電変換部が積層形成された固体撮像装置に関し、特
に画素電極の構造を改良した固体Ｖｒｉ像装置に関する
。

〈従来の技術）信号電荷を蓄積する蓄積部と蓄積された信号電荷を読出
を読出部とからなる信号電荷伝送部と、この信号電荷転
送部上に積層形成された光導電膜を備えた光導電膜積居
形の固体撮像装置としては、例えば第４図に示すような
構造のものがある。

第４図は光導電ＩＩ！　４ｍ　膚形の固体撮像装置にお
ける画素部分の断面構造を示す図である。

第４図において、Ｐ型のシリコン基板１には、入射光に
応じて生成された信号電荷を蓄積するｎ“型の蓄積ダイ
オード２が形成され、この蓄積ダイオード２に隣接して
、Ｍ積ダイオード２にｌされた信号電荷を読出すｎ型の
埋込みチャンネルＣＯＤからなる垂直ＣＣＤ３が形成さ
れている。

この垂直ＣＧ［）３上には、蓄積ダイオード２に蓄積さ
れた信号電荷の垂直ＣＣＤ３への転送を制御する転送用
のゲート電極４が、酸化膜等からなる絶縁膜５により周
囲と絶縁されてポリシリコンで形成されている。また、
シリコン基板１には、分離すべき画素間を分離するため
のＰ＋型のチャネルストップ領域６が形成されている。

蓄積ダイオード２には、その上部からゲート電極４の上
部にかけて、例えばＡＩやＭｏＳｉ等からなる引出し電
極７が形成されている。このような構造の表面を平坦化
するために、シリコン基板１上には、ＢＰＳＧ（ボロン
・リン・シリケートガラス）膜等の絶縁膜からなる表面
平ｌｌｌ化膜８が形成されている。この表面平ＩＵＩ化
膜８上には、表面平坦化膜８に形成されたコンタクトホ
ールを介して引出し電極７と電気的に接続される／ｌあ
るいはＴｉ等からなる画素電極９が形成されている。

このように、シリコン基板１に形成された信号電荷蓄積
部上には、アモルファス３１等からなる光導電膜１０が
、グロー放電や光ＣＶＤ法により形成されている。この
光導電膜１０の上には、光導電膜１０に電圧を印加する
透明Ｔｉ極膜１１が、ＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化
膜）等で積層形成されている。

このような構造にあっては、画素電極９が引出し電極７
から表面平坦化膜８に形成されたコンタクトホールを介
して、表面平坦化膜８の上に所定の広さで形成され、そ
の上に光導電膜１０が積層されている。このため、画素
電極９の周端部にＪ′３いて、光導電膜１０に段差１２
が生じる。また、表面平坦化膜８に形成されたコンタク
トボールに画素電極９が埋込まれるため、コンタクトホ
ール上の画素電極の表面に凹凸１３が生じる。

これらにより、光導電膜１０を画素電極９及び表面平坦
化膜８上に積層形成する際に、段差１２や凹凸が生じた
部分では、光導電膜１０の膜質が不均一となる。このた
め、膜質が不均一になった部分においては、耐圧が劣化
して誤電流が流れ、再生画像に白傷の発生を沼いていた
。

また、段差１２・や凹凸１３が生じた部分の光導電膜１
０」：に積層形成された透明電極膜１１にあっても、段
差１２や凹凸１３が反映されるため、比較的薄く形成さ
れる透明電極膜１１に断切れが生じ易くなる。透明電極
膜１１に断切れが生じると、透明電極膜１１から光導電
膜１０に加えられるｍ界が不均一となり、再生画像に斑
が９：しることになる。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の光導ＫＧ積層形の固体撮像装置にお
ける構造にあっては、光導電膜１０の底面、すなわち光
導電膜１０と画素電極９及び表面平坦化膜８との接合面
に段差や凹凸があるために、光導電膜１０に耐汗不良が
生じ、自船といった画像欠陥を１ｒＩいていた。

さらに、透明電極膜１１に断切れが生じ易く、画像斑を
引き起こし、良好な画像を得る上での障害となっていた
。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、白傷や画像斑といった画像
欠陥の発生を抑制して、良好な画質を得ることができる
固体顕像装置を捉供することにある。

〔発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、入用光に応じて（ｑられた
信号電荷を蓄積する蓄積部と、この蓄積部に蓄８１１＜
５れた信号電荷を読出す読出し部とを備えた信号電荷蓄
積部上に、電極部を介して前記蓄積部と電気的に接続さ
れる光電変換膜が積層形成されてなる固体顕像装備にお
いて、この発明は、前記光電変換膜の下面が平坦となる
ように形成されることを要旨とする。

（作用〉上記構成において、この発明は、光電変換１１Ｑの下面
を平坦にすることで、光電変換膜及びこの光電変換膜」
二に積層形成される透明電極膜に段差や凹凸が生じない
ようにしている。

（実施例〉以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わる固体撮像装置にお
ける画素部の断面構造を示す図である。

同図に示す固体撮像Ｈ置は、電荷転送部としてインター
ライン転送型ＣＯＤを用い、この電荷転送部の上に光導
電膜を積層形成した光導電膜ｈＭ居形の固体１１ｉ１像
装置である。第１図に示す実施例の特徴とするところは
、第４図に示した従来構造に対して、画素電極２１を表
面平坦化膜８に埋込んで形成して、光導電膜１０が積層
形成される下地を平坦にし、光導電膜１０の底面を平坦
化したことにある。なお、第１図において、第４図と同
符号のものは同一物であり、その説明は省略する。

次に、ｆｆ１１図に示す構造における一製造方法の実施
例を、第２図に示す工程断面を参照して説明する。

まず、シリコン基板１中に従来から用いられている通常
の方法で、蓄積ダイオード２、垂直ＣＣＤ３となる拡散
層を形成づるとともに、チ１７ネルストツプ領域６を形
成する。また、垂直ＣＣＤ３が形成されたシリコン酸化
膜１の上部に、シリコン酸化膜からなる絶縁ＩＩ！　５
で周囲と絶縁された多結晶シリコン膜からなるゲート電
極４を形成する。

さらに、蓄積ダイオード２の表面から絶縁膜５に沿って
ゲート電極４の上部に引出し電極７を形成した後、表面
を平坦化するために表面平坦化膜８を形成する（第２図
（ａ〉〉。

次に、全面にレジスト材１６を塗布して、このレジスト
材１６をリングラフイー挾術を用いて、画素電極１５を
形成しようとする領域が開口されて表面平坦化膜８が露
出するようにバターニングする。その後、このパターニ
ングされたレジスト材１６をマスクにして、表面平１目
化膜８の露出した部分を引出し電１Ｌｉ７が露出する程
度にエツチングして除去する〈第２図（ｂ〉）。

次に、例えばＡＵ等の導電性物質１７を表面平坦化膜８
のエツチング除去されて開口された部分に、蒸着法ある
いはスパッタ法により表面平用化膜８の表面とほぼ同程
度の高さになるように形成する。この時に、導電性物質
１７はレジスト材１６の上部にも堆積形成される（第２
図（Ｃ））。

次に、マスクパターンとなった残存するレジスト材１６
を除去づることによりレジスト材１６の上部にイを積さ
れた導電性物質１７を除去するリフトオフ法によって、
不要な導電性物質１７を除去する。これにより、導電性
物５１１７がエツチング除去された表面平坦化膜８の部
分にのみ表面が平坦となるように埋込まれて、引出し電
極と電気的に接続される画素電極１５が形成される（第
２図（ｄ〉〉。

Ｑｍに、平ｆｉｌ化された全面に例えばアモルファスＳ
１からなる光導電膜１０を積層形成し、この光導電膜１
０の上部に例えばＩＴＯ摸からなる透明電極膜１１を積
層形成して、第１図に示すような固体囮像装置における
画素部の構造が完成する。

このような製造方法によって形成される第１図に示すよ
うな構造にあっては、光導電膜１０を形成する際の下地
が平坦であるため、光５６電膜１０を積層形成した時に
、光導電膜１０の底面が平坦となる。これにより、光導
電ｐＡ１０の膜質が全面にわたって均一となり、所望の
耐圧が得られる。

この結果、耐圧不良に寄囚する白傷の発生を防止するこ
とができる。

さらに、光導電膜１０の上面も平坦化されるために、光
導電膜１０の上に積層形成される透明電極膜１１ち平坦
に積層形成されることになる。これにより、透明電極膜
１１の断切れを防止することができる。この結果、電界
が光導電膜１０に均一に印加されることになり、電界の
不均一性に奇囚する画像斑を防止することができる。

これらのことから、信頼性の向上が図られ、良好な画質
を得ることができるようになる。

次に、第１図に示す構造の他の％Ｉｊ造方法の実施例を
、第３図に示す工程断面図を参照して説明する。

まず、前述したように第２図（ａ　＞及び同図（ｂ）に
示した方法と同様な方法を経た後、第２図（ｂ）に示す
Ｉ　ｎを形成する。その後、マスクパターンとなったレ
ジスト材１６を除去する。続いて、表面平坦化膜８をエ
ツチング除去して形成されたｆｔ１口部に蒸着法あるい
はスパッタ法により、画素電極１５となる例えばＡ１１
等の導電性物質１７を開口部が十分に埋込まれるように
全面に形成する〈第３図（ａ）〉。

次に、開口部に埋込まれるようにに＃積形成された導電
性物質１７とほぼ同程度のＴツチング比を有するレジス
ト材１８を全面に塗布する（第３図（ｂ））。

次に開口されていない表面平坦化膜８の表面が露出する
まで、レジスト材１８及び導電性物質１７をＲＩＥ法に
よってエツチング除去する。すなわち、表面平坦化膜８
に形成された開口部が導電性物質１７で完全に埋込まれ
、導電性物質１７と表面平坦化膜８のそれぞれの表面が
ほぼ同等の高さとなるように、エッチバック法によりレ
ジスト材１８と導電性物質１７をエツチング除去する。

これにより、第２図（ｄ　）に示したと同様の構造が得
られ、その後の工程は前述したと同様である。

このような製造方法にあっても、＃Ｔ述したと荊・様の
効果が得られる固体銀像装置における画素部の構造を形
成することができる。

なお、この発明は、上記実施例に限定されることはなく
、信号電荷転送部を例えば蓄積ダイオードをイｊするＭ
ＯＳ型やＣＰ　Ｄ　ｇ’等で形成されたものであっても
適用することができる。

また、絶縁膜はシリコン酸化膜の他にＳ’１３Ｎ４膜や
これらの複合膜であっても良い。

ざらに、光導電膜はアモルファスＳｉの他に５ｂ２ｓ３
　、Ｓｅ　　−Ａｓ−Ｔｅ、　　ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅであっても良く、ＩｎＳｂやＰｂ　Ｓｎ　Ｔｃ　。

Ｃｄ）−ＩＵＴｅ等の赤外用光電物質を用いても良い。

また、光導変換膜に限らず光起電膜であっても良い。

さらに、画素電極はＡｌの他に、７ｉ、Ｍｏ。

Ｐ【、八ｕ　、ＭＯシリサイド、　Ｍｏ　Ｓｉ　、ポリ
シリコン膜等の１ｆｆｉ性物質及びこれらの多層膜であ
ってｂ良い。

［弁明の効果］以上説明したように、この発明によれば、充電変換膜の
下面が平坦となるように形成して、光電変換膜に段差や
凹凸が住じないようにしたので、光電変換膜の膜質を均
一に形成して、耐圧不良を低減することができる。これ
により、白傷といった画像欠陥の発生を抑制することが
可能となる。

また、光電変換膜上に積層形成される透明電極膜にあっ
ても、段差や凹凸がなくなり、断切れが防止される。こ
れにより、光電変換膜に電界が均一に印加され、画像斑
を防止することが可能となる。

この結果、信頼性の向上が図られ、良好な画質を得るこ
とができる固体銀像装置を提供することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る固体顕像装置の要部
構造を示す断面図、第２図は第１図に示す装置の一製造
方法を示す工程断面図、第３図は第１図に示す装置の他
の！ｌＡ迄方法の要部をボす工Ｉｌｌ断面図、第４図は
従来の固体ぬ像装回の一要部構成を示す断面図である。１・・・シリコン基板、２・・・蓄積ダイオード、３・・・垂直ＣＯＤ。４・・・ゲート電極、５・・・絶縁膜、６・・・チ１７ネルストツプ領域、７・・・引出し電極、８・・・表面平坦化膜、９・・・画素電極、０・・・光導電膜、１・・・透明電極膜、２・・・段差、３・・・凹凸、５・・・画素電極、６．１８・・・レジスト材、７・・・導“電性物質。

Claims

【特許請求の範囲】入射光に応じて得られた信号電荷を蓄積する蓄積部と、
この蓄積部に蓄積された信号電荷を読出す読出し部とを
備えた信号電荷転送部上に、電極部を介して前記蓄積部
と電気的に接続される光電変換膜が積層形成されてなる
固体撮像装置において、前記光電変換膜の下面が平坦となるように形成されるこ
とを特徴とする固体撮像装置。