JPH08306902A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH08306902A JPH08306902A JP7127561A JP12756195A JPH08306902A JP H08306902 A JPH08306902 A JP H08306902A JP 7127561 A JP7127561 A JP 7127561A JP 12756195 A JP12756195 A JP 12756195A JP H08306902 A JPH08306902 A JP H08306902A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 遮光膜及び周辺回路における少なくとも信号
配線を一体的に形成した、出力容量が小さく遮光特性も
優れた固体撮像装置を提供する。 【構成】 ＣＭＤ受光素子３からなる受光素子アレイ領
域１と、スイッチ用ｎＭＯＳＦＥＴ７等からなる周辺回
路領域２とを設け、周辺回路領域２のｎＭＯＳＦＥＴ７
のｎ+ 拡散層10にはコンタクトホール11を介してシリコ
ン含有の第１アルミニウム層12を接続し、更にビアホー
ル13とシリコン含有の第２アルミニウム層14とビアホー
ル15を介して信号配線となるシリコンを含有する第３ア
ルミニウム層16を接続する。そして、第３アルミニウム
層16上には更に遮光膜となる窒化チタン層を形成し、積
層膜18を構成する。窒化チタン層はシリコンを吸い上げ
ず且つ光を通さないので、合金スパイクの心配がなく且
つ出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置が得ら
れる。
配線を一体的に形成した、出力容量が小さく遮光特性も
優れた固体撮像装置を提供する。 【構成】 ＣＭＤ受光素子３からなる受光素子アレイ領
域１と、スイッチ用ｎＭＯＳＦＥＴ７等からなる周辺回
路領域２とを設け、周辺回路領域２のｎＭＯＳＦＥＴ７
のｎ+ 拡散層10にはコンタクトホール11を介してシリコ
ン含有の第１アルミニウム層12を接続し、更にビアホー
ル13とシリコン含有の第２アルミニウム層14とビアホー
ル15を介して信号配線となるシリコンを含有する第３ア
ルミニウム層16を接続する。そして、第３アルミニウム
層16上には更に遮光膜となる窒化チタン層を形成し、積
層膜18を構成する。窒化チタン層はシリコンを吸い上げ
ず且つ光を通さないので、合金スパイクの心配がなく且
つ出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置が得ら
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、集積された受光素子
アレイと該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理を行
う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像装置
に関する。
アレイと該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理を行
う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受
光素子からなる固体撮像装置は、種々の構成のものが提
案されている。例えば、特開昭６１−８４０５９号公報
には、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有し且つ内部増幅機能を
有するＣＭＤを受光素子として用いた固体撮像装置が開
示されている。
光素子からなる固体撮像装置は、種々の構成のものが提
案されている。例えば、特開昭６１−８４０５９号公報
には、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有し且つ内部増幅機能を
有するＣＭＤを受光素子として用いた固体撮像装置が開
示されている。
【０００３】次に、従来のＭＩＳ型構造のＣＭＤ受光素
子を用いた固体撮像装置について説明する。図５は、本
件出願人が先に提案した既知のＣＭＤを受光素子として
用いた固体撮像装置の一画素部分の構成を示す断面図で
ある。図５において、101 はｐ- 型半導体基板で、102
は半導体基板101 上にエピタキシャル法等により成長し
たｎ- 型エピタキシャル層からなるｎ- 型チャネル層で
ある。103 は該ｎ- 型チャネル層102 の表面に形成した
ゲート酸化膜で、該ゲート酸化膜103 の厚さは200 〜50
0 Åである。104 はゲート酸化膜103 上に形成したゲー
ト電極で、例えばポリシリコン等で約1000Å以下の膜厚
で形成されている。105 はゲート電極104 上に形成され
たシリコン酸化膜である。106 ，107 は、それぞれｎ+
型ソース拡散層とｎ+ 型ドレイン拡散層で、上記表面全
体にシリコン酸化膜105 が形成されたゲート電極104 に
対して、自己整合的に形成される。108 はｎ+ 型ソース
拡散層106 上に形成されたソース電極である。
子を用いた固体撮像装置について説明する。図５は、本
件出願人が先に提案した既知のＣＭＤを受光素子として
用いた固体撮像装置の一画素部分の構成を示す断面図で
ある。図５において、101 はｐ- 型半導体基板で、102
は半導体基板101 上にエピタキシャル法等により成長し
たｎ- 型エピタキシャル層からなるｎ- 型チャネル層で
ある。103 は該ｎ- 型チャネル層102 の表面に形成した
ゲート酸化膜で、該ゲート酸化膜103 の厚さは200 〜50
0 Åである。104 はゲート酸化膜103 上に形成したゲー
ト電極で、例えばポリシリコン等で約1000Å以下の膜厚
で形成されている。105 はゲート電極104 上に形成され
たシリコン酸化膜である。106 ，107 は、それぞれｎ+
型ソース拡散層とｎ+ 型ドレイン拡散層で、上記表面全
体にシリコン酸化膜105 が形成されたゲート電極104 に
対して、自己整合的に形成される。108 はｎ+ 型ソース
拡散層106 上に形成されたソース電極である。
【０００４】次に、このように構成されたＣＭＤ受光素
子の動作を簡単に説明する。図５において、ゲート電極
104 の上方から入射される入射光109 により、ｎ- 型チ
ャネル層102 中で信号電荷を発生させ、この信号電荷
（正孔）をゲート電極104 の直下のｎ- 型チャネル層10
2 の表面に蓄積する。そしてこの信号電荷の蓄積によ
り、ｎ- 型チャネル層102 内を流れるｎ+ 型ソース拡散
層106 とｎ+ 型ドレイン拡散層107 間の電子電流を変調
するようになっている。
子の動作を簡単に説明する。図５において、ゲート電極
104 の上方から入射される入射光109 により、ｎ- 型チ
ャネル層102 中で信号電荷を発生させ、この信号電荷
（正孔）をゲート電極104 の直下のｎ- 型チャネル層10
2 の表面に蓄積する。そしてこの信号電荷の蓄積によ
り、ｎ- 型チャネル層102 内を流れるｎ+ 型ソース拡散
層106 とｎ+ 型ドレイン拡散層107 間の電子電流を変調
するようになっている。
【０００５】図６は、このような構成のＣＭＤ受光素子
を集積した受光素子アレイとその周辺回路とを同一基板
上に形成してなる固体撮像装置の、受光素子アレイ領域
201と周辺回路領域202 の一部を示す概略断面図であ
る。なお、ここでは周辺回路はｎＭＯＳＦＥＴをスイッ
チとして用いている例を示している。ＣＭＤ受光素子20
3 はｎ+ 拡散層（ソース）204 ，ｎ+ 拡散層（ドレイ
ン）205 ，ポリシリコンゲート209 で構成されており、
ＣＭＤ受光素子203 からの出力は図示していない配線に
よって、周辺回路のスイッチを構成するｎＭＯＳＦＥＴ
207 の一方のｎ+ 拡散層208 に至る。ｎＭＯＳＦＥＴ20
7 からは、ポリシリコンゲート209 の所定の電位により
他方のｎ+ 拡散層210 からコンタクトホール211 のアル
ミニウムを介して、信号配線である第１アルミニウム層
212 に出力される。そして第１アルミニウム層212 の上
方に形成されている中間膜213 とパッシベーション膜21
4 の間には、遮光膜となる第３アルミニウム層215 が形
成されていて、受光素子アレイ領域201 の一部及び周辺
回路領域202 上を遮光している。ここで、受光素子アレ
イ領域201 の一部を遮光するのは、遮光受光素子216 よ
りＯＢ（オプティカルブラック）のレベルを導出するた
めであり、周辺回路領域202 上を遮光するのは、光の入
射によるリーク電流を防ぐためである。
を集積した受光素子アレイとその周辺回路とを同一基板
上に形成してなる固体撮像装置の、受光素子アレイ領域
201と周辺回路領域202 の一部を示す概略断面図であ
る。なお、ここでは周辺回路はｎＭＯＳＦＥＴをスイッ
チとして用いている例を示している。ＣＭＤ受光素子20
3 はｎ+ 拡散層（ソース）204 ，ｎ+ 拡散層（ドレイ
ン）205 ，ポリシリコンゲート209 で構成されており、
ＣＭＤ受光素子203 からの出力は図示していない配線に
よって、周辺回路のスイッチを構成するｎＭＯＳＦＥＴ
207 の一方のｎ+ 拡散層208 に至る。ｎＭＯＳＦＥＴ20
7 からは、ポリシリコンゲート209 の所定の電位により
他方のｎ+ 拡散層210 からコンタクトホール211 のアル
ミニウムを介して、信号配線である第１アルミニウム層
212 に出力される。そして第１アルミニウム層212 の上
方に形成されている中間膜213 とパッシベーション膜21
4 の間には、遮光膜となる第３アルミニウム層215 が形
成されていて、受光素子アレイ領域201 の一部及び周辺
回路領域202 上を遮光している。ここで、受光素子アレ
イ領域201 の一部を遮光するのは、遮光受光素子216 よ
りＯＢ（オプティカルブラック）のレベルを導出するた
めであり、周辺回路領域202 上を遮光するのは、光の入
射によるリーク電流を防ぐためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
構成のＣＭＤ受光素子を用いた固体撮像装置において
は、層間膜とパッシベーション膜との間に、シリコンを
含まない第３アルミニウム層を形成して、受光素子アレ
イ領域の一部を遮光している。ここで、遮光膜としてシ
リコンを含まないアルミニウム層を用いているのは、例
えば、配線材料としてよく用いられているアルミニウム
（シリコン１％含有）を使うと、シンター等の熱工程に
より、アルミニウム層中のシリコンがノジュールとして
析出して、光を局部的ではあるが通してしまうからであ
る。
構成のＣＭＤ受光素子を用いた固体撮像装置において
は、層間膜とパッシベーション膜との間に、シリコンを
含まない第３アルミニウム層を形成して、受光素子アレ
イ領域の一部を遮光している。ここで、遮光膜としてシ
リコンを含まないアルミニウム層を用いているのは、例
えば、配線材料としてよく用いられているアルミニウム
（シリコン１％含有）を使うと、シンター等の熱工程に
より、アルミニウム層中のシリコンがノジュールとして
析出して、光を局部的ではあるが通してしまうからであ
る。
【０００７】一方、固体撮像装置においては、ノイズを
減らすために出力容量を減少させることが求められてい
る。ここで、出力容量とは、ＣＭＤ受光素子のソース電
流を外部に取り出す信号配線の容量のことで、従来は、
この信号配線を上記のように１層目のアルミニウム層で
構成している。出力容量を低減するのに有力な手段とし
て、信号配線を３層目のアルミニウム層で構成すること
がある。これは、電位の決まった他の配線等との距離が
大きくなり、配線容量を低減できるからである。
減らすために出力容量を減少させることが求められてい
る。ここで、出力容量とは、ＣＭＤ受光素子のソース電
流を外部に取り出す信号配線の容量のことで、従来は、
この信号配線を上記のように１層目のアルミニウム層で
構成している。出力容量を低減するのに有力な手段とし
て、信号配線を３層目のアルミニウム層で構成すること
がある。これは、電位の決まった他の配線等との距離が
大きくなり、配線容量を低減できるからである。
【０００８】しかしながら、信号配線は下層のｎＭＯＳ
ＦＥＴを構成するｎ+ 拡散層と接続されているので、ア
ルミニウムとシリコンの合金化によるスパイク等の問題
を防ぐために、信号配線にはシリコンを含有するアルミ
ニウムを使用する必要がある。したがって、遮光膜とし
て用いる第３アルミニウム層をシリコンを含有するアル
ミニウムで形成すると、このアルミニウム層は遮光の機
能が必要であるのに、前述のようにシリコンのノジュー
ルの析出により、光を通してしまうという問題が生じ
る。
ＦＥＴを構成するｎ+ 拡散層と接続されているので、ア
ルミニウムとシリコンの合金化によるスパイク等の問題
を防ぐために、信号配線にはシリコンを含有するアルミ
ニウムを使用する必要がある。したがって、遮光膜とし
て用いる第３アルミニウム層をシリコンを含有するアル
ミニウムで形成すると、このアルミニウム層は遮光の機
能が必要であるのに、前述のようにシリコンのノジュー
ルの析出により、光を通してしまうという問題が生じ
る。
【０００９】本発明は、従来の固体撮像装置における上
記問題点を解消するためになされたもので、請求項１記
載の発明は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアル
ミニウムの合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さ
く光透過率が０となる、一体的な遮光膜と周辺回路の少
なくとも信号配線とを備えた固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、一層確実に光透過率を０とすることが
可能な、一体的な遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配
線とを備えた固体撮像装置を提供することを目的とす
る。請求項３記載の発明は、周辺回路のコンタクト部で
シリコンとアルミニウムの合金スパイクが発生せず且つ
出力容量が小さく光透過率が０となる、一体的な遮光膜
と周辺回路の少なくとも信号配線とを備えた固体撮像装
置を提供することを目的とする。請求項４記載の発明
は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアルミニウム
の合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さく光透過
率が０となる、遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配線
の機能を有する単層膜を備えた固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。
記問題点を解消するためになされたもので、請求項１記
載の発明は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアル
ミニウムの合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さ
く光透過率が０となる、一体的な遮光膜と周辺回路の少
なくとも信号配線とを備えた固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、一層確実に光透過率を０とすることが
可能な、一体的な遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配
線とを備えた固体撮像装置を提供することを目的とす
る。請求項３記載の発明は、周辺回路のコンタクト部で
シリコンとアルミニウムの合金スパイクが発生せず且つ
出力容量が小さく光透過率が０となる、一体的な遮光膜
と周辺回路の少なくとも信号配線とを備えた固体撮像装
置を提供することを目的とする。請求項４記載の発明
は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアルミニウム
の合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さく光透過
率が０となる、遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配線
の機能を有する単層膜を備えた固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続されたシリコンを含有す
るアルミニウム層を下層とし、遷移金属の窒化物層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。
決するため、請求項１記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続されたシリコンを含有す
るアルミニウム層を下層とし、遷移金属の窒化物層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。
【００１１】遷移金属、例えばＴi ，Ｈf ，Ｗ，Ｍo ，
Ｎi ，Ｃr ，Ｚr などの窒化物は侵入型の固溶体なの
で、金属の性質を維持していて光透過率は０である。ま
た遷移金属の窒化物は同じ理由でシリコンの拡散係数が
非常に小さいために、アルミニウムと接触していても下
層のｎ+ 拡散層からシリコンを吸い上げることがない。
したがって、上記のようにシリコンを含有するアルミニ
ウム層を下層として遷移金属の窒化物層を上層とした積
層膜で遮光膜と信号配線とを構成することにより、シリ
コンのノジュール析出は生ぜず光の透過率は０を保持す
ることができ、またシリコン含有のアルミニウム層を用
いているので、シリコンとアルミニウムの合金スパイク
の発生も防止でき、しかも積層膜は他の配線等との距離
を大にすることができるので、出力容量も低減すること
が可能となる。
Ｎi ，Ｃr ，Ｚr などの窒化物は侵入型の固溶体なの
で、金属の性質を維持していて光透過率は０である。ま
た遷移金属の窒化物は同じ理由でシリコンの拡散係数が
非常に小さいために、アルミニウムと接触していても下
層のｎ+ 拡散層からシリコンを吸い上げることがない。
したがって、上記のようにシリコンを含有するアルミニ
ウム層を下層として遷移金属の窒化物層を上層とした積
層膜で遮光膜と信号配線とを構成することにより、シリ
コンのノジュール析出は生ぜず光の透過率は０を保持す
ることができ、またシリコン含有のアルミニウム層を用
いているので、シリコンとアルミニウムの合金スパイク
の発生も防止でき、しかも積層膜は他の配線等との距離
を大にすることができるので、出力容量も低減すること
が可能となる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の固
体撮像装置において、前記積層膜の上層に更にシリコン
を含まないアルミニウム層を積層し、前記遮光膜及び周
辺回路の少なくとも信号配線とを一体的に形成するもの
である。上記Ｔi 等の遷移金属の窒化物は非常に反応性
が高いために、膜形成法の条件によっては膜中に酸素を
含んでしまう場合があり、光透過率は０とはならない。
しかし、前述のようにシリコンの拡散係数は小さいので
アルミニウムと接触してもシリコンの吸い上げはない。
したがって、上記のように請求項１記載の積層膜の上層
の窒化物層の上に更にシリコンを含まないアルミニウム
層を積層することにより、このアルミニウム層は光を通
さないので、積層膜全体としては完全に光透過率を０と
することが可能となる。
体撮像装置において、前記積層膜の上層に更にシリコン
を含まないアルミニウム層を積層し、前記遮光膜及び周
辺回路の少なくとも信号配線とを一体的に形成するもの
である。上記Ｔi 等の遷移金属の窒化物は非常に反応性
が高いために、膜形成法の条件によっては膜中に酸素を
含んでしまう場合があり、光透過率は０とはならない。
しかし、前述のようにシリコンの拡散係数は小さいので
アルミニウムと接触してもシリコンの吸い上げはない。
したがって、上記のように請求項１記載の積層膜の上層
の窒化物層の上に更にシリコンを含まないアルミニウム
層を積層することにより、このアルミニウム層は光を通
さないので、積層膜全体としては完全に光透過率を０と
することが可能となる。
【００１３】請求項３記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続された遷移金属の窒化物
層を下層とし、シリコンを含まないアルミニウム層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。上記の
ように、Ｔi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散防
止層となる。したがって上記請求項３記載の発明のよう
に、遷移金属の窒化物層を下層としシリコンを含有しな
いアルミニウム層を上層とする積層膜を設けることによ
り、シリコンのノジュールが析出せず光の透過率を０と
することができる。特に遷移金属のうち、Ｃr やＺr の
窒化物のように比較的反応性が低いために酸素が入りに
くい窒化物層を用いた場合は、窒化物層自体が光の透過
率が０となるので、積層膜の上層にはシリコンを含有す
るアルミニウムを用いてもよい。いずれの場合も窒化物
層の抵抗は比較的高くなるが、アルミニウム層を積層し
た積層膜全体としては抵抗は低くなるので、この積層膜
を信号配線として使用できる。
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続された遷移金属の窒化物
層を下層とし、シリコンを含まないアルミニウム層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。上記の
ように、Ｔi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散防
止層となる。したがって上記請求項３記載の発明のよう
に、遷移金属の窒化物層を下層としシリコンを含有しな
いアルミニウム層を上層とする積層膜を設けることによ
り、シリコンのノジュールが析出せず光の透過率を０と
することができる。特に遷移金属のうち、Ｃr やＺr の
窒化物のように比較的反応性が低いために酸素が入りに
くい窒化物層を用いた場合は、窒化物層自体が光の透過
率が０となるので、積層膜の上層にはシリコンを含有す
るアルミニウムを用いてもよい。いずれの場合も窒化物
層の抵抗は比較的高くなるが、アルミニウム層を積層し
た積層膜全体としては抵抗は低くなるので、この積層膜
を信号配線として使用できる。
【００１４】請求項４記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、最上層に配置したシリコンを含まない単
層のアルミニウム層で一体的に形成し、その下層の中間
配線とのビアホール、あるいは中間配線間のビアホー
ル、あるいは中間配線と周辺回路を構成するｎ+ 拡散層
とのコンタクトホールの一部あるいは全部を、遷移金属
の窒化物で埋め込んで構成するものである。前述のよう
にＴi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散係数が非
常に小さい。したがって上記請求項４記載の発明のよう
に、ビアホールあるいはコンタクトホールの一部あるい
は全部に遷移金属の窒化物を埋め込むことにより、それ
より上層にはシリコンが拡散することがなく、したがっ
て、最上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層
にはシリコンノジュールが析出することがなく、光の透
過率を０に維持したまま信号配線として用いることがで
きる。
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、最上層に配置したシリコンを含まない単
層のアルミニウム層で一体的に形成し、その下層の中間
配線とのビアホール、あるいは中間配線間のビアホー
ル、あるいは中間配線と周辺回路を構成するｎ+ 拡散層
とのコンタクトホールの一部あるいは全部を、遷移金属
の窒化物で埋め込んで構成するものである。前述のよう
にＴi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散係数が非
常に小さい。したがって上記請求項４記載の発明のよう
に、ビアホールあるいはコンタクトホールの一部あるい
は全部に遷移金属の窒化物を埋め込むことにより、それ
より上層にはシリコンが拡散することがなく、したがっ
て、最上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層
にはシリコンノジュールが析出することがなく、光の透
過率を０に維持したまま信号配線として用いることがで
きる。
【００１５】
【実施例】次に実施例について説明する。図１は本発明
に係る固体撮像装置の第１実施例を示す概略断面図であ
る。図１において、１はＣＭＤ受光素子３からなる受光
素子アレイ領域、２はスイッチ用ｎＭＯＳＦＥＴ７等か
らなる周辺回路領域を示している。ＣＭＤ受光素子３は
ｎ+ 拡散層（ソース）４，ｎ+ 拡散層（ドレイン）５，
ポリシリコンゲート６で構成されており、ＣＭＤ受光素
子３からの出力は図示していない配線によって、周辺回
路のｎＭＯＳＦＥＴ７の一方のｎ+ 拡散層８に入力され
るようになっている。そしてｎＭＯＳＦＥＴ７からは、
ポリシリコンゲート９の所定の電位により他方のｎ+ 拡
散層10から、アルミニウムからなるコンタクトホール11
を介して第１アルミニウム層12へ、更にビアホール13を
介して第２アルミニウム層14へ、更にビアホール15を介
して遮光膜及び信号配線となる第３アルミニウム層16へ
出力される。以上の第１，第２及び第３アルミニウム層
は、シリコンとアルミニウムの合金スパイクの発生を防
止するために、いずれもシリコンを含有しており、した
がって、このままでは信号配線となる第３アルミニウム
層16中にはシリコンノジュールが析出するため、光を通
してしまう。そこで、本実施例においては、第３アルミ
ニウム層16上に、反応性スパッタ法により窒化チタン層
17を、約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの厚さで
形成し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配
線領域の窒化チタン層17を、フォト／エッチングにより
残存させ、窒化チタン層17と第３アルミニウム層16の積
層膜18を形成する。なお、19は層間膜、20はパッシベー
ション膜を示している。
に係る固体撮像装置の第１実施例を示す概略断面図であ
る。図１において、１はＣＭＤ受光素子３からなる受光
素子アレイ領域、２はスイッチ用ｎＭＯＳＦＥＴ７等か
らなる周辺回路領域を示している。ＣＭＤ受光素子３は
ｎ+ 拡散層（ソース）４，ｎ+ 拡散層（ドレイン）５，
ポリシリコンゲート６で構成されており、ＣＭＤ受光素
子３からの出力は図示していない配線によって、周辺回
路のｎＭＯＳＦＥＴ７の一方のｎ+ 拡散層８に入力され
るようになっている。そしてｎＭＯＳＦＥＴ７からは、
ポリシリコンゲート９の所定の電位により他方のｎ+ 拡
散層10から、アルミニウムからなるコンタクトホール11
を介して第１アルミニウム層12へ、更にビアホール13を
介して第２アルミニウム層14へ、更にビアホール15を介
して遮光膜及び信号配線となる第３アルミニウム層16へ
出力される。以上の第１，第２及び第３アルミニウム層
は、シリコンとアルミニウムの合金スパイクの発生を防
止するために、いずれもシリコンを含有しており、した
がって、このままでは信号配線となる第３アルミニウム
層16中にはシリコンノジュールが析出するため、光を通
してしまう。そこで、本実施例においては、第３アルミ
ニウム層16上に、反応性スパッタ法により窒化チタン層
17を、約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの厚さで
形成し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配
線領域の窒化チタン層17を、フォト／エッチングにより
残存させ、窒化チタン層17と第３アルミニウム層16の積
層膜18を形成する。なお、19は層間膜、20はパッシベー
ション膜を示している。
【００１６】このように構成した積層膜18を設けること
により、上層の窒化チタン層17はシリコンを吸い上げ
ず、且つ光を通さないので、合金スパイクの心配がない
上に、出力容量も低く、遮光特性に優れた固体撮像装置
を実現することができる。
により、上層の窒化チタン層17はシリコンを吸い上げ
ず、且つ光を通さないので、合金スパイクの心配がない
上に、出力容量も低く、遮光特性に優れた固体撮像装置
を実現することができる。
【００１７】次に第２実施例について説明する。図２は
第２実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明は省略する。この実施例は、信号配線となる第
３アルミニウム層16の上に、第１実施例と同様に、反応
性スパッタ法により窒化チタン層17を約500 Å〜5000
Å，好ましくは約1000Åの膜厚で形成し、更にその上に
スパッタ法によりシリコンを含まないアルミニウム層21
を約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの膜厚で形成
し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配線領
域の窒化チタン層17及びアルミニウム層21を、フォト／
エッチングにより残存させ、シリコンを含まないアルミ
ニウム層21と窒化チタン層17とシリコンを含有する第３
アルミニウム層16からなる積層膜22を形成するものであ
る。
第２実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明は省略する。この実施例は、信号配線となる第
３アルミニウム層16の上に、第１実施例と同様に、反応
性スパッタ法により窒化チタン層17を約500 Å〜5000
Å，好ましくは約1000Åの膜厚で形成し、更にその上に
スパッタ法によりシリコンを含まないアルミニウム層21
を約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの膜厚で形成
し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配線領
域の窒化チタン層17及びアルミニウム層21を、フォト／
エッチングにより残存させ、シリコンを含まないアルミ
ニウム層21と窒化チタン層17とシリコンを含有する第３
アルミニウム層16からなる積層膜22を形成するものであ
る。
【００１８】窒化チタン層は非常に反応性が高いため、
膜中に酸素を含んで光透過率が０とはならなくなる場合
があるが、本実施例では窒化チタン層の上に更にシリコ
ンを含まないアルミニウム層を形成して積層膜を構成し
ており、しかも最上層のシリコンを含まないアルミニウ
ム層には窒化チタン層によりシリコンの拡散は及ばない
ので、完全に光透過率を０に保持することが可能とな
る。
膜中に酸素を含んで光透過率が０とはならなくなる場合
があるが、本実施例では窒化チタン層の上に更にシリコ
ンを含まないアルミニウム層を形成して積層膜を構成し
ており、しかも最上層のシリコンを含まないアルミニウ
ム層には窒化チタン層によりシリコンの拡散は及ばない
ので、完全に光透過率を０に保持することが可能とな
る。
【００１９】次に第３実施例について説明する。図３は
第３実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明を省略する。この実施例においては、信号配線
となる第３アルミニウム層を形成する前に、第２のビア
ホールに接続して窒化チタン層23を、反応性スパッタ法
により約500 Å〜5000Å，好ましくは約1000Åの膜厚で
形成し、その上にシリコンを含有しない第３アルミニウ
ム層24を、スパッタ法により約1000Å〜10000Å，好ま
しくは約8000Åの膜厚で形成し、積層膜25を構成するも
のである。
第３実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明を省略する。この実施例においては、信号配線
となる第３アルミニウム層を形成する前に、第２のビア
ホールに接続して窒化チタン層23を、反応性スパッタ法
により約500 Å〜5000Å，好ましくは約1000Åの膜厚で
形成し、その上にシリコンを含有しない第３アルミニウ
ム層24を、スパッタ法により約1000Å〜10000Å，好ま
しくは約8000Åの膜厚で形成し、積層膜25を構成するも
のである。
【００２０】このように構成した積層膜においても、下
層の窒化チタン層により上層の第３アルミニウム層には
シリコンの析出が生じないので、上層のアルミニウム層
の光透過率を０とすることができ、またアルミニウム層
とシリコンの合金化によるスパイク等の問題も生ぜず、
出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置が得られ
る。
層の窒化チタン層により上層の第３アルミニウム層には
シリコンの析出が生じないので、上層のアルミニウム層
の光透過率を０とすることができ、またアルミニウム層
とシリコンの合金化によるスパイク等の問題も生ぜず、
出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置が得られ
る。
【００２１】次に第４実施例について説明する。図４は
第４実施例を示す概略断面図で、この実施例においても
図１に示した第１実施例と同一又は対応する部材には同
一符号を付して、その説明を省略する。この実施例にお
いては、遮光膜及び信号配線として単層のシリコンを含
有しない第３アルミニウム層31で構成し、第２アルミニ
ウム層13と第３アルミニウム層31とを接続する第２ビア
ホール32をチタン窒化物を埋め込んで構成するものであ
る。この第２ビアホール内のチタン窒化物は、低圧の選
択ＣＶＤ法により、第２ビアホール内のアルミニウムの
露出した部分にのみ、約500 Å〜１μｍ，好ましくは約
8000Åの膜厚で形成される。
第４実施例を示す概略断面図で、この実施例においても
図１に示した第１実施例と同一又は対応する部材には同
一符号を付して、その説明を省略する。この実施例にお
いては、遮光膜及び信号配線として単層のシリコンを含
有しない第３アルミニウム層31で構成し、第２アルミニ
ウム層13と第３アルミニウム層31とを接続する第２ビア
ホール32をチタン窒化物を埋め込んで構成するものであ
る。この第２ビアホール内のチタン窒化物は、低圧の選
択ＣＶＤ法により、第２ビアホール内のアルミニウムの
露出した部分にのみ、約500 Å〜１μｍ，好ましくは約
8000Åの膜厚で形成される。
【００２２】このように構成した第４実施例において
は、第２ビアホール32内に設けられたチタン窒化物によ
り、下方からのシリコンの移動は阻止されるので、第３
アルミニウム層にはシリコンのノジュールが析出せず、
光透過率を０とすることができる。また合金スパイクの
発生のおそれがなく、出力容量の低い遮光特性の優れた
固体撮像装置を実現することができる。
は、第２ビアホール32内に設けられたチタン窒化物によ
り、下方からのシリコンの移動は阻止されるので、第３
アルミニウム層にはシリコンのノジュールが析出せず、
光透過率を０とすることができる。また合金スパイクの
発生のおそれがなく、出力容量の低い遮光特性の優れた
固体撮像装置を実現することができる。
【００２３】上記第４実施例では、第２ビアホールのみ
にチタン窒化物を設けたものを示したが、第１ビアホー
ルあるいはコンタクトホールに単独に設けたり、あるい
は第２ビアホールを含め、それらを組み合わせて設ける
ようにしても、同様な効果が得られるのは言うまでもな
い。
にチタン窒化物を設けたものを示したが、第１ビアホー
ルあるいはコンタクトホールに単独に設けたり、あるい
は第２ビアホールを含め、それらを組み合わせて設ける
ようにしても、同様な効果が得られるのは言うまでもな
い。
【００２４】なお、上記各実施例においては、遷移金属
の窒化物としてチタン窒化物を用いたものを示したが、
他の遷移金属、例えばＣr ，Ｍo ，Ｎi ，Ｚr ，Ｈf ，
Ｗ等の窒化物を用いることもでき、同様な効果が得られ
る。また、積層膜の各層あるいは第３アルミニウムの膜
厚についても不連続膜にならない限り、どのような膜厚
としてもよい。更にまた、上記各実施例においては、周
辺回路の信号配線を対象にして説明を行ったが、他の配
線についても同様な構成を適用しても支障のないことは
言うまでもない。
の窒化物としてチタン窒化物を用いたものを示したが、
他の遷移金属、例えばＣr ，Ｍo ，Ｎi ，Ｚr ，Ｈf ，
Ｗ等の窒化物を用いることもでき、同様な効果が得られ
る。また、積層膜の各層あるいは第３アルミニウムの膜
厚についても不連続膜にならない限り、どのような膜厚
としてもよい。更にまた、上記各実施例においては、周
辺回路の信号配線を対象にして説明を行ったが、他の配
線についても同様な構成を適用しても支障のないことは
言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項１記載の発明によれば、遮光膜と周辺回路の少な
くとも信号配線を、シリコンを含有するアルミニウム層
を下層とし、遷移金属の窒化物層を上層とした積層膜で
構成したので、シリコンを含むアルミニウム層が周辺回
路を構成する拡散層からシリコンを吸い上げて、アルミ
ニウムとシリコンの合金化によるスパイクを発生させる
おそれはなく、また遷移金属の窒化物層により光を透過
せず、また信号配線は遮光膜と一体的に最上層に形成さ
れるので、出力容量も低く遮光特性の優れた固体撮像装
置を実現することができる。また請求項２記載の発明に
よれば、請求項１記載の固体撮像装置における積層膜の
上に更にシリコンを含まないアルミニウム層を形成して
いるので、遷移金属の窒化物層に酸素が含まれる場合が
あっても、優れた遮光特性を維持させることが可能とな
る。また請求項３記載の発明によれば、遷移金属の窒化
物層を下層としシリコンを含まないアルミニウム層を上
層として積層膜を構成しているので、シリコンのノジュ
ールを析出せず、光透過率を０とすることができ、出力
容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置を実現するこ
とができる。請求項４記載の発明によれば、ビアホール
あるいはコンタクトホールの一部あるいは全部に遷移金
属の窒化物の埋め込んだビアホールあるいはコンタクト
ホールより上層にはシリコンが拡散せず、したがって最
上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層には、
シリコンノジュールが析出することがなく、光の透過率
を０に維持したまま良好な信号配線として機能をもたせ
ることができ、出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮
像装置が得られる。
請求項１記載の発明によれば、遮光膜と周辺回路の少な
くとも信号配線を、シリコンを含有するアルミニウム層
を下層とし、遷移金属の窒化物層を上層とした積層膜で
構成したので、シリコンを含むアルミニウム層が周辺回
路を構成する拡散層からシリコンを吸い上げて、アルミ
ニウムとシリコンの合金化によるスパイクを発生させる
おそれはなく、また遷移金属の窒化物層により光を透過
せず、また信号配線は遮光膜と一体的に最上層に形成さ
れるので、出力容量も低く遮光特性の優れた固体撮像装
置を実現することができる。また請求項２記載の発明に
よれば、請求項１記載の固体撮像装置における積層膜の
上に更にシリコンを含まないアルミニウム層を形成して
いるので、遷移金属の窒化物層に酸素が含まれる場合が
あっても、優れた遮光特性を維持させることが可能とな
る。また請求項３記載の発明によれば、遷移金属の窒化
物層を下層としシリコンを含まないアルミニウム層を上
層として積層膜を構成しているので、シリコンのノジュ
ールを析出せず、光透過率を０とすることができ、出力
容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置を実現するこ
とができる。請求項４記載の発明によれば、ビアホール
あるいはコンタクトホールの一部あるいは全部に遷移金
属の窒化物の埋め込んだビアホールあるいはコンタクト
ホールより上層にはシリコンが拡散せず、したがって最
上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層には、
シリコンノジュールが析出することがなく、光の透過率
を０に維持したまま良好な信号配線として機能をもたせ
ることができ、出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮
像装置が得られる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１実施例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す概略断面図である。
【図５】従来のＣＭＤ受光素子を示す断面図である。
【図６】ＣＭＤ受光素子を用いた従来の固体撮像装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
１ 受光素子アレイ領域 ２ 周辺回路領域 ３ ＣＭＤ受光素子 ４ ｎ+ 拡散層 ５ ｎ+ 拡散層 ６ ポリシリコンゲート ７ ｎＭＯＳＦＥＴ ８ ｎ+ 拡散層 ９ ポリシリコンゲート 10 ｎ+ 拡散層 11 コンタクトホール 12 第１アルミニウム層 13 ビアホール 14 第２アルミニウム層 15 ビアホール 16 第３アルミニウム層 17 窒化チタン層 18 積層膜 19 層間膜 20 パッシベーション膜 21 アルミニウム層 22 積層膜 23 窒化チタン層 24 第３アルミニウム層 25 積層膜 31 第３アルミニウム層 32 第２ビアホール
Claims (4)
- 【請求項１】 集積された受光素子アレイと、該受光素
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、周辺回
路に接続されたシリコンを含有するアルミニウム層を下
層とし、遷移金属の窒化物層を上層とした積層膜で一体
的に形成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記積層膜の上層に更にシリコンを含ま
ないアルミニウム層を積層し、前記遮光膜及び周辺回路
の少なくとも信号配線とを一体的に形成したことを特徴
とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 集積された受光素子アレイと、該受光素
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、周辺回
路に接続された遷移金属の窒化物層を下層とし、シリコ
ンを含まないアルミニウム層を上層とした積層膜で一体
的に形成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 集積された受光素子アレイと、該受光素
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、最上層
に配置したシリコンを含まない単層のアルミニウム層で
一体的に形成し、その下層の中間配線とのビアホール、
あるいは中間配線間のビアホール、あるいは中間配線と
周辺回路を構成するｎ+ 拡散層とのコンタクトホールの
一部あるいは全部を、遷移金属の窒化物で埋め込んで構
成したことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127561A JPH08306902A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127561A JPH08306902A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306902A true JPH08306902A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14963078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127561A Pending JPH08306902A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306902A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007103852A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Fujifilm Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US7317497B2 (en) | 2002-10-31 | 2008-01-08 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device and electronic apparatus |
| US7943455B2 (en) | 2007-07-30 | 2011-05-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | CMOS image sensors and methods of fabricating the same |
| JP2012060143A (ja) * | 2011-10-26 | 2012-03-22 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US8866205B2 (en) | 2006-08-31 | 2014-10-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and image sensing |
| JPWO2016103936A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2017-08-03 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子、および固体撮像素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP7127561A patent/JPH08306902A/ja active Pending
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