JPH098272A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号の伝播遅延を防止でき、しかも歩留り良
く形成できる固体撮像装置を提供すること。 【構成】 光電変換を行う受光部を有した第１の領域１
１と、この第１の領域１１の周辺に形成された第２の領
域１２とから構成され、第１の領域１１に形成されたゲ
ート電極７が第２の領域１２に延出して設けられている
とともに、第２の領域１２におけるゲート電極７上に平
坦化絶縁膜１９を介してＡｌ配線２０が形成されてなる
固体撮像装置において、第２の領域１２におけるゲート
電極７の厚みを、第１の領域１１におけるゲート電極７
の厚みより薄く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
にＣＣＤ型の固体撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８はＣＣＤ型の固体撮像装置（以下、
ＣＣＤ固体撮像装置と記す）の一例を示す要部平面図で
あり、図９は図８におけるＡ−Ａ線矢視拡大断面図であ
る。図例のごとくＣＣＤ固体撮像装置は、光電変換を行
う受光部１３と、受光部１３で光電変換された信号電荷
を転送する垂直レジスタ１４とを有した第１の領域１１
と、該第１の領域１１の周辺に形成された走査回路等の
第２の領域１２とから構成されている。

【０００３】第１の領域１１における基板１５上には、
ゲート酸化膜１６を介してポリシリコン（Poly−Ｓｉ）
からなるゲート電極１７が形成されており、ゲート電極
１７は第１の領域１１内から第２の領域１２に延出する
ように形成されている。つまり、このＣＣＤ固体撮像装
置においてゲート電極１７は、大きく分けて、第１の領
域１１に形成された部分と、第２の領域１２に形成され
たバスライン部とから構成され、いずれの部分において
も均一な厚みに形成されている。なお、第２の領域１２
におけるゲート電極１７は、基板１５上にフィールド酸
化膜１８を介して形成された状態となっており、さらに
ゲート電極１７上には、これと接続するアルミニウム
（Ａｌ）配線２０が平坦化絶縁膜１９を介して形成され
ている。

【０００４】ところで、上記のごとくゲート電極１７が
形成されたＣＣＤ固体撮像装置では、垂直レジスタ１４
の駆動波形の伝播遅延が、第１の領域１１におけるゲー
ト電極１７の最も幅の細い部分、いわゆる画素間部１７
ａと呼ばれている部分で決まっている。ところが、画素
間部１７ａの幅は受光部１３の面積を決定するためあま
り太く出来ず、したがって従来ではゲート電極１７の厚
みを厚くすることにより第１の領域１１における信号の
伝播遅延の抑制を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＣＣＤ固体撮像装置では、ゲート電極の膜厚を厚くす
ると、図１０の図８におけるＢ−Ｂ線矢視断面図に示す
ように、第２の領域１２におけるゲート電極１７の段差
が増大してしまうため、その段差部でＡｌ配線２０のカ
バレッジが悪化して、局所的にＡｌ配線２０の厚みが薄
い部分ａが発生し、Ａｌ配線２０の抵抗が高くなるとい
う弊害がある。

【０００６】また通常、ゲート電極は、第１のPoly−Ｓ
ｉパターンと第２のPoly−Ｓｉパターンからなるが、ゲ
ート電極の膜厚を厚くすると、上記第１のPoly−Ｓｉパ
ターン上に形成される第２のPoly−Ｓｉパターン形成用
の膜や、Ａｌ配線形成用のＡｌ膜のエッチングすべき膜
厚が増大し、これらを反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）によりパターニングする際にエッチング残りが発生
し易くなる。このエッチング残りは、ゲート電極間のシ
ョートの原因となり、ＣＣＤ固体撮像装置の歩留りを低
下させてしまうのである。本発明は上記課題を解決する
ためになされたものであり、信号の伝播遅延を防止で
き、しかも歩留り良く形成できる固体撮像装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討の結果、以下の知見を得た。通常、
固体撮像装置において形成されるゲート電極形成用のポ
リシリコン膜はＣＶＤ法によって堆積されるので膜厚が
均一であり、したがってゲート電極の厚みも均一である
が、固体撮像装置の動作の点から考えると、ゲート電極
の厚みが必ずしも均一である必要はない。そして、この
ような知見に基づき、本発明を完成させたのである。す
なわち、本発明では、光電変換を行う受光部を有した第
１の領域と、この第１の領域の周辺に形成された第２の
領域とから構成され、第１の領域に形成されたゲート電
極が第２の領域に延出して設けられているとともに、第
２の領域におけるゲート電極上に絶縁膜を介して配線が
形成されてなる固体撮像装置において、第２の領域にお
けるゲート電極の厚みを、第１の領域におけるゲート電
極の厚みより薄く形成する。

【０００８】

【作用】本発明の固体撮像装置によれば、第２の領域に
おけるゲート電極の厚みが、第１の領域におけるゲート
電極の厚みより薄く形成されていることから、第１の領
域での信号の伝播遅延を抑制すべく第１の領域における
ゲート電極の厚みを厚くしても、第２の領域におけるゲ
ート電極の段差の増大が抑えられる。また第２の領域に
おけるゲート電極の段差の増大が抑えられることから、
ゲート電極が第１のPoly−Ｓｉパターンと第２のPoly−
Ｓｉパターンとからなる場合、第２の領域における第１
のPoly−Ｓｉパターンの段差の増大が抑えられるため、
この上層に形成される第２のPoly−Ｓｉパターン形成用
の膜や、配線形成用の膜のエッチングすべき膜厚の増大
が抑制される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の固体撮像装置の実施例を図面
に基づいて説明する。本実施例のＣＣＤ型の固体撮像装
置（以下、ＣＣＤ固体撮像装置と記す）は、この装置に
形成されたゲート電極が図８と同様の平面構造を有して
いるものの、図８におけるＡ−Ａ線矢視断面の構造が、
図１の要部側断面図に示すように従来と相異している。
すなわち本実施例のＣＣＤ固体撮像装置は、図８に示し
た従来と同様、光電変換を行う受光部１３と、受光部１
３で光電変換された信号電荷を転送する垂直レジスタ１
４とを有した第１の領域１１と、該第１の領域１１の周
辺に形成されたバスライン部等の第２の領域１２とから
構成されている。

【００１０】第１の領域１１における基板１５上には、
図１に示すように、本発明の特徴とするポリシリコン
（Poly−Ｓｉ）のゲート電極７が、例えば約５０ｎｍ以
下の膜厚のゲート酸化膜１６を介して形成されている。
このゲート電極７は、第１の領域１１内から第２の領域
１２に延出するように形成されており、第２の領域１２
におけるゲート電極７の厚みが、第１の領域１１におけ
るゲート電極７の厚みより薄く形成されている。本実施
例において、第１の領域１１におけるゲート電極７の厚
みは、垂直レジスタ１４の駆動波形の伝播遅延が抑えら
れる程度、例えば８００ｎｍ程度に形成されており、し
たがって第２の領域１２におけるゲート電極７は８００
ｎｍよりも薄い膜厚、例えば３００ｎｍ程度に形成され
ている。

【００１１】なお、第２の領域１２におけるゲート電極
７は、基板１５上に６００ｍ程度の膜厚のフィールド酸
化膜１８を介して形成された状態となっており、さらに
図２にも示すように第２の領域１２におけるゲート電極
７上には、これと接続するアルミニウム（Ａｌ）配線２
０が平坦化絶縁膜１９を介して形成されている。

【００１２】上記したＣＣＤ固体撮像装置では、ゲート
電極７を形成する場合、予め第１の領域１１の表面にゲ
ート酸化膜１６が形成され、第２の領域１２の表面にフ
ィールド酸化膜１８が形成された基板１５を用意し、ま
ず第１工程として図３に示すように、例えばＣＶＤ法に
よってこの基板１５全面に第１のPoly−Ｓｉ膜７１を形
成する。次いで図４に示す第２工程を行う。すなわち、
フォトリソグラフィおよびエッチングにより、第１のPo
ly−Ｓｉ膜７１を所望の形状にパターニングし、図４に
示すごとくPoly−Ｓｉパターン７２を得る。

【００１３】次に第３工程として、Poly−Ｓｉパターン
７２を覆う状態でゲート酸化膜１６上、フィールド酸化
膜１８上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィに
よってレジスト膜をパターニングして、図５に示すよう
に厚膜のPoly−Ｓｉパターン７２が必要な部分を覆う、
すなわちこの実施例では第１の領域１１のPoly−Ｓｉパ
ターン７２を覆うレジストパターン７３を形成する。そ
して第４工程として、レジストパターン７３をマスクと
したエッチングにより、図５に示すように、第２の領域
１２のPoly−Ｓｉパターン７２を所望の厚さまでエッチ
バックし、ゲート電極７を得る。図示していないもの
の、続いて得られたパターンを覆うようにして、絶縁
膜、第２のPoly−Ｓｉ膜を成膜しフォトリソグラフィ、
エッチングにより第２のPoly−Ｓｉ膜を所望の形状にパ
ターニングし、引き続き図５に示すように厚膜のPoly−
Ｓｉパターンが必要な部分を覆い、エッチングにより第
２のPoly−Ｓｉ膜を所望の厚さまでエッチバックする。

【００１４】このようにゲート電極７が形成されるＣＣ
Ｄ固体撮像装置では、第２の領域１２におけるゲート電
極７の厚みが、第１の領域１１におけるゲート電極７の
厚みより薄く形成されていることから、垂直レジスタ１
４の駆動波形の伝播遅延を抑制すべく第１の領域１１に
おけるゲート電極７の厚みを厚くしても、図２に示すよ
うに第２の領域１２におけるゲート電極７の段差の増大
が抑えられる。この結果、Ａｌ配線２０は、第２の領域
１２のゲート電極７の段差部ｂにおいてもカバレッジが
良好となるので、Ａｌ配線２０の高抵抗化を防止するこ
とができるものとなる。

【００１５】また第１の領域１１におけるゲート電極７
の厚みを厚くしても、第２の領域１２におけるゲート電
極７の段差の増大が抑えられることから、第２の工程に
おいて第１のPoly−Ｓｉ膜のパターン上に形成される第
２のPoly−Ｓｉ膜のエッチングすべき膜厚や、Ａｌ配線
２０形成用のＡｌ膜のエッチングすべき膜厚の増大が抑
制される。よって、これらをパターニングする際に、エ
ッチング残りが発生し難くなり、エッチング残りによる
ゲート電極７間のショートが防止されるので、歩留りの
向上を図ることができる。したがって本実施例のＣＣＤ
固体撮像装置によれば、デバイスの特性に影響を与える
ことなく歩留りを向上させることができるとともに、信
号の伝播速度の高速化を図ることができるものとなる。

【００１６】なお、本実施例では、図７（ａ）に示すよ
うに第２の領域１２のゲート電極７の側面部７ａを略垂
直に形成した場合を示したが、図７（ｂ）に示すように
上記側面部７ａを、基板１５側に向けて低位となるテー
パ形状に形成してもよい。このようなゲート電極７は、
例えば上記したゲート電極７の形成方法の第４工程にお
いて、Poly−Ｓｉパターン７２のエッチバックの際のエ
ッチング条件を変更することにより形成することができ
る。

【００１７】第２の領域１２のゲート電極７の側面部７
ａをテーパ状に形成すると、ゲート電極７の側面部７ａ
をテーパ状に形成していない場合（図７（ａ）参照）よ
りも、Ａｌ膜２０のエッチングすべき膜厚ｔや、また図
示していないが上記第２のPoly−Ｓｉ膜のエッチングす
べき膜厚が低減するため、Ａｌ膜２０や第２のPoly−Ｓ
ｉ膜をパターニングする際のエッチング残りの発生を一
層防止することができる。また上記実施例では、本発明
における第２の領域をバスライン部としたが、第１の領
域の周辺に形成された領域であれば、例えば水平レジス
タ部等であってもよいのは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像装
置によれば、第２の領域におけるゲート電極の厚みが、
第１の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成され
ており、第２の領域におけるゲート電極の段差の増大が
抑えられるので、第２の領域のゲート電極の段差部にお
いてもカバレッジが良好な配線が形成されたものとな
る。したがって第１の領域のゲート電極における信号の
伝播遅延の抑制を図りつつ、配線の高抵抗化を防止する
ことができるものとなる。また第２の領域におけるゲー
ト電極の段差の増大が抑えられることから、ゲート電極
が第１のPoly−Ｓｉパターンと第２のPoly−Ｓｉパター
ンとからなる場合、第２のPoly−Ｓｉパターン形成用の
膜や、配線形成用の膜のエッチングすべき膜厚の増大を
抑制できるので、これらをパターニングする際のエッチ
ング残りの発生を防止することができる。したがって本
発明の固体撮像装置によれば、デバイスの特性に影響を
与えることなく歩留りを向上させることができるととも
に、信号の伝播速度の高速化を図ることができるものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置の一実施例を示す要部側
断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。

【図３】実施例におけるゲート電極の形成方法の第１工
程を説明するための要部斜視図である。

【図４】実施例におけるゲート電極の形成方法の第２工
程を説明するための要部斜視図である。

【図５】実施例におけるゲート電極の形成方法の第３工
程を説明するための要部斜視図である。

【図６】実施例におけるゲート電極の形成方法の第４工
程を説明するための要部斜視図である。

【図７】エッチングすべき膜厚の変化を説明するための
要部側断面図であり、（ａ）はゲート電極の側面部をテ
ーパ状にしていない場合、（ｂ）はゲート電極の側面部
をテーパ状にした場合を示したものである。

【図８】ＣＣＤ固体撮像装置の一例の概略構成を示す要
部平面図である。

【図９】図８におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図１０】図８におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

７ ゲート電極 ７ａ 側面部 １１ 第１の領域 １２ 第２の領域 １３ 受光部 １９ 平坦化絶縁膜 ２０ Ａｌ配線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電変換を行う受光部を有した第１の領
   域と、該第１の領域の周辺に形成された第２の領域とか
   ら構成され、前記第１の領域に形成されたゲート電極が
   前記第２の領域に延出して設けられているとともに、該
   第２の領域における前記ゲート電極上に絶縁膜を介して
   配線が形成されてなる固体撮像装置において、 前記第２の領域におけるゲート電極の厚みが、前記第１
   の領域におけるゲート電極の厚みより薄く形成されてい
   ることを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記第２の領域における前記ゲート電極
   はその側面部がテーパ状に形成されていることを特徴と
   する請求項１記載の固体撮像装置。