JPH0586669B2 - - Google Patents

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JPH0586669B2
JPH0586669B2 JP58210089A JP21008983A JPH0586669B2 JP H0586669 B2 JPH0586669 B2 JP H0586669B2 JP 58210089 A JP58210089 A JP 58210089A JP 21008983 A JP21008983 A JP 21008983A JP H0586669 B2 JPH0586669 B2 JP H0586669B2
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JP
Japan
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light
shielding film
film
imaging device
photosensitive pixel
Prior art date
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JP58210089A
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JPS60102769A (ja
Inventor
Nobuo Suzuki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0586669B2 publication Critical patent/JPH0586669B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/158Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、二次元イメージセンサなどに用いら
れる固体撮像装置に係り、特にオプテイカルブラ
ツク領域に関する。
〔発明の技術的背景〕
第1図は、従来の電荷結合素子(CCD)を用
いたインターライン転送方式のイメージセンサ1
における感光画素部2、垂直CCDシフトレジス
タ3、水平CCDシフトレジスタ4、出力部5の
配置例を示している。上記イメージセンサ1上の
大部分の領域は受光部(センサ領域)6となつて
おり、極く一部の領域は黒レベル生成用のオプテ
イカルブラツク領域(以下、OB領域と言う)7
となつており、このOB領域7は図中斜線で示す
ように表面がアルミニウム膜により覆われて光入
力が遮断されている。
第2図は、上記イメージセンサ1におけるOB
領域7の一部およびセンサ領域6の一部の断面構
造を示している。即ち、21はたとえばp形のシ
リコン基板、22は上記基板21とは逆導電形で
あつて上記基板表面の一部に設けられたn+
(第1図の感光画素部2に相当)、23は同じく上
記基板表面で上記n+層22に近接して設けられ
たn+層(第1図の垂直CCDシフトレジスタ3に
相当)、24は前記感光画素部用n+層22から電
荷が溢れ出た場合にこの電荷(過剰電荷)を排出
するためのオーバーフロードレイン部(過剰電荷
排出部)、25はオーバーフローコントロールゲ
ート部、26はチヤンネルストツパ部(素子分離
部)、27は前記基板上に形成された酸化シリコ
ン(SiO2)膜、28は上記SiO2膜27中に形成
された第1層の多結晶シリコン電極、29は同じ
く前記SiO2膜27中に形成された第2層の多結
晶シリコン電極、30は同じく前記SiO2膜27
上に前記感光画素部用n+層22の上方部に対応
する部分を除いて形成された光シールド用の第1
層のアルミニウム膜、31は上記第1層のアルミ
ニウム膜30および前記SiO2膜27の上に形成
された保護絶縁膜、32は上記保護絶縁膜31上
でOB領域7に相当する部分に形成された光シー
ルド用の第2層のアルミニウム膜である。
上記イメージセンサ1においては、センサ領域
6のシリコン基板21に光が入射することによつ
て生成される信号電荷は感光画素部用n+層22
に蓄積される。その際、過剰電荷が発生すると、
オーバーフローコントロールゲート部25を経て
オーバーフロードレイン部26に捨てられる。前
記n+層22に蓄積された電荷は、垂直CCDレジ
スタ用n+層23に転送されたのち転送クロツク
パルスによつて垂直CCDレジスタ3内を水平
CCDレジスタ4方向に転送される。そして、水
平CCDレジスタ4に転送されてきた電荷は水平
方向に転送されて出力部5により電圧変換されて
読み出される。
なお、上記イメージセンサ1においては、光入
力を全く遮断したとしても常温において出力成分
(暗時出力成分または暗電流と呼ばれる)が観測
され、この出力成分は温度上昇に伴つて上昇す
る。このような暗時出力成分が大きくなると、電
荷読み出し部(垂直CCDレジスタ3)のダイナ
ミツクレンジが小さくなるという問題が生じる。
そこで、温度上昇に伴なう暗時出力成分の上昇分
を差し引くように信号処理を行なうことが行なわ
れており、暗時出力成分の上昇分を検出するため
に前記OB領域7が設けられている。したがつ
て、上記OB領域7は、前記第2層のアルミニウ
ム膜32のほかはセンサ領域6と同じ構造を有し
ている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、前述したような第2層のアルミニウ
ム膜32を蒸着形成した際、基板部のダメージを
回復するために、たとえば450℃、窒素(N2)が
90%、水素(H2)が10%の雰囲気中で15分〜30
分程度のアニールを行なわなければならない。こ
の場合、H2が重要な役割を果たしてダメージを
回復させる。
なお、上記アニールをアルミニウム膜32のパ
ターン形成前に行なうと、アルミニウム膜32の
エツチングを完全に行なうことができなくなるの
で、上記アニールはアルミニウム膜32のパター
ン形成後に行なわれる。また、表面にアルミニウ
ム膜32が存在するOB領域7と表面にアルミニ
ウム膜が存在しないセンサ領域6とでは、アニー
ル効果に差が生じる。何故なら、上記アルミニウ
ム膜32の表面に水酸化物(A(OH)3が形成
され、アニール時において、当該アルミニウム膜
32の表面の水酸化物は、A2O3(アルミナ)
に変化すると共に、H2を放出するからである。
したがつて、アルミニウム膜32が表面に存在す
るOB領域7とセンサ領域6とでアニールによる
基板部のダメージ回復の程度が異なることにな
り、OB領域7の暗時出力成分とセンサ領域6の
暗時成分との間に差が生じることになる。このこ
とは前述したような暗時出力成分変動分の相殺処
理を行なう上で問題がある。
また、SiO2膜27の内部は2層の多結晶シリ
コン電極28,29の存在する部分と存在しない
部分とがあり、SiO2膜27の表面は凹凸を有す
る。そして、OB領域7においては、上記SiO2
27上に第1層のアルミニウム膜30のパターン
はSiO2膜27の表面のうち凹部(感光画素部用
n+層22の上方に対応する)上には形成されな
いで残りの凸部上に形成されている。こののち、
保護絶縁膜31を形成した際に、その表面の凹部
の段差が数μm程度発生する。したがつて、この
のち保護絶縁膜31の表面上に第2層のアルミニ
ウム膜32を蒸着形成してセンサ領域6の表面の
アルミニウム膜のエツチングオフを行なう場合、
保護絶縁膜31の表面の凹部(感光画素部の上方
に対応する)の底面のアルミニウム膜を完全にエ
ツチングオフすることが困難になつてくる。そし
て、上記凹部のエツチングオフが完全に行なわれ
ないでアルミニウム膜32′が残つていると、イ
メージセンサ1の感光特性上大きな問題となり、
特に画素サイズが小さくなつてくると上記の問題
は顕著になつてくる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
センサ領域とOB領域とで暗時出力成分の差が生
じず、上記両領域それぞれにおける暗時出力成分
の温度による変動分が等しくなり、センサ領域に
おける温度変動に伴なう暗時出力成分の変動分の
正確な補償が可能になり、しかもOB領域決定用
遮光膜のセンサ領域におけるエツチオフ不良を防
止し得る固体撮像装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明の固体撮像装置は、OB領域決定
用の遮光膜として半導体表板上の絶縁膜中にアニ
ール時の高温下においても、化学反応によつて
H2を放出することがないような物質からなる膜
高融点金属シリサイド膜を設けてなることを特徴
とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
第3図および第4図に示すイメージセンサ1′
は、第1図および第2図を参照して前述したイメ
ージセンサ1に比べて、そのOB領域7の表面の
第2層のアルミニウム膜32の代わりにOB領域
7′におけるSiO2膜27の内部で第2層の多結晶
シリコン電極29より上層側にたとえば1000〜
2000Å程度のモリブデンシリサイド(MoSi2)膜
40を設けた点が異なり、その他は同じであるの
で同一符号を援用してその詳述を省略する。
一般に、MoSi膜は、現在の半導体技術では多
結晶シリコンなどと同様に内部配線用の電極など
として広く用いられており、光を遮断する性質を
有すると共にモリブデンもシリコンもその表面に
水酸化物を形成しないためアニール時の高温下に
おいても化学反応によつてH2を放出することが
ない性質を有している。
而して、上記構成のイメージセンサ1′におい
ては、MoSi2膜40形成後における製造工程での
比較的高温の処理においてMoSi2膜40から基板
21側にH2が拡散することはない。このように、
従来のOB領域における第2層のアルミニウム膜
に含まれるH2の拡散の問題が生じなくなるので、
OB領域7′の暗時出力成分とセンサ領域6の暗
時出力成分との差が生じなくなる。そして、上記
両領域7′,6それぞれにおける暗時出力成分の
温度による変動分が等しくなり、センサ領域6に
おける温度変動に伴なう暗時出力成分の変動分の
正確な補償が可能になり、周囲温度が高い使用条
件におけるイメージセンサ出力特性が大幅に向上
する。
また、上記実施例のイメージセンサ1′におい
ては、OB領域7′におけるSiO2膜27中にMoSi2
膜40を有しており、このMoSi2膜40のパター
ン形成段階ではアルミニウム膜30が未だ形成さ
れていない。これによつて、上記MoSi2膜40の
パターンを形成する段階でのSiO2膜27表面の
凹部(感光画素部の上方に対応する)の段差は、
従来のOB領域における保護絶縁膜31表面の凹
部の段差に比べて小さい。したがつて、上記
MoSi2膜40の蒸着形成後にセンサ領域部分のエ
ツチングオフを完全に行なうことが可能になり、
センサ領域6の感光画素部上方にMoSi2膜が残る
ことはなく、イメージセンサの感光特性不良をま
ねくことはない。
ここで、上記実施例のインターライン転送方式
のCCDイメージセンサの製造工程を簡単に述べ
ておく。先ず、たとえばp形シリコン基板21上
に熱酸化法によりたとえば1000Å程度の酸化シリ
コン膜(SiO2膜)27を被覆する。次にこの酸
化膜上に写真蝕刻法によりレジストパターンを形
成し、これをマスクとして基板21表面の所定の
位置に感光画素用n+層22、垂直CCDレジスタ
となる埋め込みチヤンネル用n+層23、オーバ
ーフロードレイン部用n++層24、オーバーフロ
ーコントロールゲート部25、チヤンネルストツ
パ部用p+領域26を形成する。次に、前記酸化
膜27上の所定の位置に第1層の多結晶シリコン
電極28を形成し、さらに上面全面にCVD(化学
気相成長)法により層間酸化シリコン膜27を形
成する。次に、この酸化膜27上の所定の位置に
第2層の多結晶シリコン電極29を形成し、さら
に上面全面にCVD法により層間酸化シリコン膜
27を形成する。次に、この酸化膜27上に
MoSi2膜40を蒸着し、OB領域以外のMoSi2
をCDE(ケミカルドライエツチング)法などによ
つてエツチングオフする。このとき、センサ領域
6の感光画素部上方にMoSi2膜が残ることがな
い。さらに上面全面にCVD法により酸化シリコ
ン膜27を形成する。次に、この酸化膜27上に
アルミニウム膜30を蒸着し、感光画素部上方に
対応する部分をエツチングオフして開口窓を設
け、さらに上面全面に保護絶縁膜31としてたと
えばリン珪酸ガラス(PSG)膜を形成し、450
℃、N2が90%、H2が10%の雰囲気中で15分〜30
分間アニールを行なう。
なお、MoSi2膜40は多結晶シリコン膜などと
同様に比較的高温の処理に耐え得るので、上述し
たように製造工程の途中でも蒸着することが可能
である。
また、MoSi2膜に代えて、同様の要求特性、即
ち遮光性を有すると共に固体撮像装置製造工程に
おける熱処理で化学反応によりH2を放出しない
特性を満足する他の物質(たとえばチタンシリサ
イド)からなる遮光膜を使用してもよい。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、センサ領域と
OB領域とで暗時出力成分の差が生じないのでセ
ンサ領域における温度変動に伴なう暗時出力成分
の変動分の正確な補償が可能になり、OB領域決
定用遮光膜のセンサ領域におけるエツチオフ不良
を防止でき、特性の良い固体撮像装置を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のイメージセンサの各素子の配置
を概略的に示す正面図、第2図は第1図のA−
A′線に沿う一部を示す断面図、第3図は本発明
に係る固体撮像装置の一実施例における素子配置
を概略的に示す正面図、第4図は第3図のA−
A′線に沿う一部を示す断面図である。 1′……イメージセンサ、2……感光画素部、
3……垂直CCDシフトレジスタ、6……センサ
領域、7′……オプテイカルブラツク領域、21
……半導体基板、22……感光画素部用n+層、
23……垂直CCDレジスタ用n+層、24……オ
ーバーフロードレイン部、27……絶縁膜、30
……アルミニウム膜、40……MoSi2膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板と、この半導体基板の表面にそれ
    ぞれ設けられ光入射により生成される信号電荷を
    蓄積する複数の感光画素部と、同じく上記半導体
    基板の表面で上記感光画素部に近接して設けら
    れ、この近接した感光画素部から信号電荷を読み
    出す電荷読み出し部と、上記感光画素部からの過
    剰電荷を排出するドレイン部と、上記半導体基板
    上の絶縁膜上で感光画素部の上方部分を除いて形
    成された第1の遮光膜とを具備し、上記複数の感
    光画素部のうち一部の感光画素部は第2の遮光膜
    により光入力が遮断されて暗時出力成分生成用の
    オプテイカルブラツク領域に割り当てられ、残り
    の感光画素部は受光用のセンサ領域に割り当てら
    れる固体撮像装置において、 上記オプテイカルブラツク領域を決定する第2
    の遮光膜は、比較的高温の下でも水素イオンの放
    出が生じない高融点金属シリサイドから構成され
    ており、また、上記第2の遮光膜は、上記半導体
    基板上に設けられる絶縁膜中であつて、かつ、上
    記第1の遮光膜と上記半導体基板との間に形成さ
    れていることを特徴とする固体撮像装置。 2 上記第2の遮光膜は、モリブデンシリサイド
    及びチタンシリサイドのうちのいずれか一つから
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の固体撮像装置。 3 上記第2の遮光膜は、1000〜2000[Å]の膜
    厚を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の固体撮像装置。
JP58210089A 1983-11-09 1983-11-09 固体撮像装置 Granted JPS60102769A (ja)

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JPH0666452B2 (ja) * 1987-09-04 1994-08-24 株式会社東芝 固体撮像装置の製造方法
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