JPS62190870A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JPS62190870A JPS62190870A JP61034669A JP3466986A JPS62190870A JP S62190870 A JPS62190870 A JP S62190870A JP 61034669 A JP61034669 A JP 61034669A JP 3466986 A JP3466986 A JP 3466986A JP S62190870 A JPS62190870 A JP S62190870A
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
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
本発明はビデオカメラ等に用いられる固体撮像装置およ
びその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関するものである。
従来の技術
第２図は、従来の電荷結合素子（ＣＯＤ）を用いたイン
ターライン転送方式の固体撮像装置における感光画素部
２、垂直ＣＣＤシフトレジスタ３、水平ＣＯＤシフトレ
ジスタ４、出力部５の配置図を示している。上記撮像装
置１上の大部分の領域は受光領域６となっており、一部
の領域は黒レベル生成用のオプティカルブラック領域（
以下、ＯＢ領領域呼ぶ）７となっており、このＯＢ領域
７は図中斜線で示すように感光画素部２の上がアルミニ
ウム膜でおおわれて光入力が遮断されている０ 第３図は、第２図中のＡ−Ａ’線で切断したときの上記
固体撮像装＃１における受光部６の一部およびＯＢ領域
７の一部の断面構造を示す模式図である。ここで、８は
Ｐ形シリコン基板、９は上記基板８とは逆導電形であっ
て上記基板表面の一部ニ設ケラレタＮ＋層（第２図の感
光画素部２に相当）、１０は同じく上記基板表面で上記
Ｎ層層９に隣接して設けられたＮ層（第２図の垂直ＣＯ
Ｄレジスタ３に相当）、１１は素子分離用のチャンネル
ストッパ部、１２は酸化シリコン（Ｓ １０２ ）膜、
１３．１４は上記５１０２膜１２中に形成された多結晶
シリコン電極、１５は同じく前記Ｓｉ○２膜１２上に前
記感光画素部用Ｎ層層８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アルミニウム膜、１６は上
記アルミニウム膜１５および前記Ｓ １０２膜１２の上
に形成された保護絶縁のためのリン珪酸ガラス（ＰＳＧ
）膜である。
ターライン転送方式の固体撮像装置における感光画素部
２、垂直ＣＣＤシフトレジスタ３、水平ＣＯＤシフトレ
ジスタ４、出力部５の配置図を示している。上記撮像装
置１上の大部分の領域は受光領域６となっており、一部
の領域は黒レベル生成用のオプティカルブラック領域（
以下、ＯＢ領領域呼ぶ）７となっており、このＯＢ領域
７は図中斜線で示すように感光画素部２の上がアルミニ
ウム膜でおおわれて光入力が遮断されている０ 第３図は、第２図中のＡ−Ａ’線で切断したときの上記
固体撮像装＃１における受光部６の一部およびＯＢ領域
７の一部の断面構造を示す模式図である。ここで、８は
Ｐ形シリコン基板、９は上記基板８とは逆導電形であっ
て上記基板表面の一部ニ設ケラレタＮ＋層（第２図の感
光画素部２に相当）、１０は同じく上記基板表面で上記
Ｎ層層９に隣接して設けられたＮ層（第２図の垂直ＣＯ
Ｄレジスタ３に相当）、１１は素子分離用のチャンネル
ストッパ部、１２は酸化シリコン（Ｓ １０２ ）膜、
１３．１４は上記５１０２膜１２中に形成された多結晶
シリコン電極、１５は同じく前記Ｓｉ○２膜１２上に前
記感光画素部用Ｎ層層８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アルミニウム膜、１６は上
記アルミニウム膜１５および前記Ｓ １０２膜１２の上
に形成された保護絶縁のためのリン珪酸ガラス（ＰＳＧ
）膜である。
上記固体撮像装置１においては、受光部６に光が入射す
ることによって生成される信号電荷は感光画素部Ｎ”
９に蓄積された後、垂直ＣＯＤ ＋／ジスタ用Ｎ層１ｏ
に転送され、さらに転送りロックパルスによって垂直Ｃ
ＯＤレジスタ３内を水平ＣＯＤレジスタ４方向に転送さ
れる。そして、水平ＣＯＤレジスタ４に転送されてきた
信号電荷は水平方向に転送されて出力部６より電圧変換
され読み出される。
ることによって生成される信号電荷は感光画素部Ｎ”
９に蓄積された後、垂直ＣＯＤ ＋／ジスタ用Ｎ層１ｏ
に転送され、さらに転送りロックパルスによって垂直Ｃ
ＯＤレジスタ３内を水平ＣＯＤレジスタ４方向に転送さ
れる。そして、水平ＣＯＤレジスタ４に転送されてきた
信号電荷は水平方向に転送されて出力部６より電圧変換
され読み出される。
なお、上記固体撮像装置１においては、光入力を全く遮
断したとしても出力成分（暗時出力成分または暗電流と
呼ばれ、一種の熱的に生成される６もれ電流”である。
断したとしても出力成分（暗時出力成分または暗電流と
呼ばれ、一種の熱的に生成される６もれ電流”である。
）が観測され、この出力成分は温度上昇に伴って増加す
る。このような暗電流が大きくなると、垂直ＣＯＤレジ
スタ３の転送可能な信号電荷量が小さくなるという問題
の他に、電気信号処理回路に必要な、暗時の基準レベル
が変化するという問題が生じる。そこで、温度上昇に伴
なう暗電流成分の増加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シ、暗電流の増加分を検出する
ために前記ＯＢ領領域が設けられている◎したがって、
上記ＯＢ領領域は前記アルミニウム膜１６が感光画素用
Ｎ層層９の上部にも形成されているほかは受光部６と同
じ構造を有している。
る。このような暗電流が大きくなると、垂直ＣＯＤレジ
スタ３の転送可能な信号電荷量が小さくなるという問題
の他に、電気信号処理回路に必要な、暗時の基準レベル
が変化するという問題が生じる。そこで、温度上昇に伴
なう暗電流成分の増加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シ、暗電流の増加分を検出する
ために前記ＯＢ領領域が設けられている◎したがって、
上記ＯＢ領領域は前記アルミニウム膜１６が感光画素用
Ｎ層層９の上部にも形成されているほかは受光部６と同
じ構造を有している。
発明が解決しようとする問題点
前述したようなアルミニウム膜１６は蒸着形成されるが
、その際基板部はダメージを受は暗電流は著しく増加す
るために、例えば４５０℃、窒素（Ｎ２）が９０％、水
素（Ｎ２）が１０チの雰囲気中で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Ｓ １０２
膜下の界面準位を低減させるのに重要な役割を果たして
いる。
、その際基板部はダメージを受は暗電流は著しく増加す
るために、例えば４５０℃、窒素（Ｎ２）が９０％、水
素（Ｎ２）が１０チの雰囲気中で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Ｓ １０２
膜下の界面準位を低減させるのに重要な役割を果たして
いる。
なお、上記アニールはアルミニウム膜１５形成後に行な
われる（エツチングを完全にするため）ため、表面にア
ルミニウム膜１６が存在しない受光領域６と表面にアル
ミニウム膜１５が存在するＯＢ領域７とではＮ２の侵透
効果が異なるためアニール効果に差が生じる。したがっ
て、アルミニウム膜１６が表面に存在するＯＢ領域７の
暗電流と受光領域６の暗電流との間に差が生じることに
なり、このことは前述したような暗電流変動分の相殺処
理を行なう上で大きな問題であった。
われる（エツチングを完全にするため）ため、表面にア
ルミニウム膜１６が存在しない受光領域６と表面にアル
ミニウム膜１５が存在するＯＢ領域７とではＮ２の侵透
効果が異なるためアニール効果に差が生じる。したがっ
て、アルミニウム膜１６が表面に存在するＯＢ領域７の
暗電流と受光領域６の暗電流との間に差が生じることに
なり、このことは前述したような暗電流変動分の相殺処
理を行なう上で大きな問題であった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、受光領域
とＯＢ領領域で暗電流の差が生じず、上記両領域それぞ
れにおける暗電流の温度による変動分が等しくなり、受
光領域における温度変動に伴なう暗電流分の正確な補償
が可能な固体撮像装置を実現することを目的とするもの
である。
とＯＢ領領域で暗電流の差が生じず、上記両領域それぞ
れにおける暗電流の温度による変動分が等しくなり、受
光領域における温度変動に伴なう暗電流分の正確な補償
が可能な固体撮像装置を実現することを目的とするもの
である。
問題点を解決するための手段
この問題点を解決するために本発明の固体撮像装置は、
保護絶縁膜の一部に水素イオンを放出する物質からなる
膜を有することを特徴とするものである〇 作 用 この構成により、受光領域だけでな（ＯＢ領領域おいて
も水素イオンの侵透効果は大きく、上記両領域それぞれ
における暗電流の差は極く小さいものとなる。
保護絶縁膜の一部に水素イオンを放出する物質からなる
膜を有することを特徴とするものである〇 作 用 この構成により、受光領域だけでな（ＯＢ領領域おいて
も水素イオンの侵透効果は大きく、上記両領域それぞれ
における暗電流の差は極く小さいものとなる。
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。
る。
第１図は本実施例による固体撮像装置における受光領域
の一部の断面構造の模式図である。第３図を参照して従
来構造と比べて、その表面保護絶縁膜としてのＰＳＧ膜
上にさらに３００〜１０００八程度のプラズマシリコン
ナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）膜１７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用いてその詳述を
省略する。
の一部の断面構造の模式図である。第３図を参照して従
来構造と比べて、その表面保護絶縁膜としてのＰＳＧ膜
上にさらに３００〜１０００八程度のプラズマシリコン
ナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）膜１７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用いてその詳述を
省略する。
一般に、プラズマＣＶＤ法で生成されるプラズマシリコ
ンナイトライド膜は、現在の半導体技術ではリン珪酸ガ
ラス（ＰＳＧ）などと同様に表面の保護絶縁膜などとし
て広く用いられており、Ｎａイオン、水分等の浸入を防
止する性質と共に膜内に水素イオンを多量に（原料ガス
にＳ Ｉ Ｈ４を用いるため原子数にして通常２０〜３
０％）含有している特性を有している。
ンナイトライド膜は、現在の半導体技術ではリン珪酸ガ
ラス（ＰＳＧ）などと同様に表面の保護絶縁膜などとし
て広く用いられており、Ｎａイオン、水分等の浸入を防
止する性質と共に膜内に水素イオンを多量に（原料ガス
にＳ Ｉ Ｈ４を用いるため原子数にして通常２０〜３
０％）含有している特性を有している。
そのため、上記本発明による固体撮像素子においては、
プラズマＳｉ３Ｎ４膜１７形成後における製造工程での
比較的低温の処理においてプラズマＳｉ３Ｎ４ 膜１７
から基板８側に多量の水素イオンが容易に拡散、する。
プラズマＳｉ３Ｎ４膜１７形成後における製造工程での
比較的低温の処理においてプラズマＳｉ３Ｎ４ 膜１７
から基板８側に多量の水素イオンが容易に拡散、する。
このため、Ｓ １０２１２と基板８の界面に到達し、界
面準位を低減する水素イオンは容易に飽和状態となる。
面準位を低減する水素イオンは容易に飽和状態となる。
その結果、従来のＰＳＧ膜のみを用いた場合に問題とな
ったアルミニウム膜の有無による水素の拡散の差は全く
発生しなくなるので、ＯＢ領域７′の暗電流と受光領域
６′の暗電流との差が生じなくなる。そして、上記両領
域６／、７／、（れぞれにおける暗電流の温度による変
動分が等しくなシ、受光領域ｄにおける温度変動に伴な
う暗電流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固体撮像装置の出力特性が大幅
に向上する◇ ここで上記実施例のインターライン転送方式〇ＣＤ撮像
装置の製造工程のうち、本発明に強く関わる工程を簡単
に述べる。多結晶シリコンゲート１３，１４を形成後、
上面前面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜１２を形成す
る。次にこの酸化膜１５上にアルミニウム膜１６を蒸着
し、ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）法などによって
エツチングしパターンニングし、４５０′ＣＮ２が９０
％、Ｎ２が１０％の雰囲気中で１５〜３０分間シンター
処理を行なう。さらに上面全面に保護絶縁膜としてＰＳ
Ｇ膜１６およびプラズマＳ ｉｓ Ｎ ４膜１７を順次
形成し、４６０℃、Ｎ２が９０％。
ったアルミニウム膜の有無による水素の拡散の差は全く
発生しなくなるので、ＯＢ領域７′の暗電流と受光領域
６′の暗電流との差が生じなくなる。そして、上記両領
域６／、７／、（れぞれにおける暗電流の温度による変
動分が等しくなシ、受光領域ｄにおける温度変動に伴な
う暗電流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固体撮像装置の出力特性が大幅
に向上する◇ ここで上記実施例のインターライン転送方式〇ＣＤ撮像
装置の製造工程のうち、本発明に強く関わる工程を簡単
に述べる。多結晶シリコンゲート１３，１４を形成後、
上面前面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜１２を形成す
る。次にこの酸化膜１５上にアルミニウム膜１６を蒸着
し、ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）法などによって
エツチングしパターンニングし、４５０′ＣＮ２が９０
％、Ｎ２が１０％の雰囲気中で１５〜３０分間シンター
処理を行なう。さらに上面全面に保護絶縁膜としてＰＳ
Ｇ膜１６およびプラズマＳ ｉｓ Ｎ ４膜１７を順次
形成し、４６０℃、Ｎ２が９０％。
Ｎ２が１０％の雰囲気中で再度１５〜３０分間のアニー
ルを行なう。
ルを行なう。
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、プ
ラズマＳｉ３Ｎ４膜１７をＰＳＧ膜１膜中６中けても良
い。また、プラズマＳｉ３Ｎ４膜１７を形成後した後の
アニール雰囲気を１００％水素中で行う場合、上記効果
はより確実なものとすることが一可能である。また、プ
ラズマＳｉ３Ｎ４膜は５００人程程度も本発明の効果は
十分得られるため、入射光の干渉、吸収等による感光特
性不良をまねくことはない。
ラズマＳｉ３Ｎ４膜１７をＰＳＧ膜１膜中６中けても良
い。また、プラズマＳｉ３Ｎ４膜１７を形成後した後の
アニール雰囲気を１００％水素中で行う場合、上記効果
はより確実なものとすることが一可能である。また、プ
ラズマＳｉ３Ｎ４膜は５００人程程度も本発明の効果は
十分得られるため、入射光の干渉、吸収等による感光特
性不良をまねくことはない。
また、プラズマＳｉ３Ｎ４膜に代えて、同様の要求特性
即ち、熱処理で水素イオンを容易に放出する特性を満足
する他の物質（たとえばプラズマＳ Ｘ０２膜）からな
る保護絶縁膜を使用しても良い。
即ち、熱処理で水素イオンを容易に放出する特性を満足
する他の物質（たとえばプラズマＳ Ｘ０２膜）からな
る保護絶縁膜を使用しても良い。
また、説明は省略したが、受光領域における暗電流の値
そのものも水素処理効果が従来構造に比べて強化される
ため著しく減少する。このため、暗電流成分によるＣＯ
Ｄシフトレジスタのダイナミックレンジの低下、あるい
は暗電流の発生の位置的なむらによる画質低下も極めて
小さいものとなる。
そのものも水素処理効果が従来構造に比べて強化される
ため著しく減少する。このため、暗電流成分によるＣＯ
Ｄシフトレジスタのダイナミックレンジの低下、あるい
は暗電流の発生の位置的なむらによる画質低下も極めて
小さいものとなる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、受光領域の暗電流が極め
て小さく、かつＯＢ領領域で暗電流の差が生じないので
温度変動に伴なう暗電流の変動分の正確な補償が可能に
なり、高画質で特性の良い固体撮像装置を実現できる。
て小さく、かつＯＢ領領域で暗電流の差が生じないので
温度変動に伴なう暗電流の変動分の正確な補償が可能に
なり、高画質で特性の良い固体撮像装置を実現できる。
第１図は本発明の一実施例による固体撮像装置の受光領
域およびＯＢ領領域示す断面図、第２図は従来の固体撮
像装置の各構成素子の配置を概略的に示す平面図、第３
図は第２図のＡ−Ａ／線に沿う受光部およびＯＢ領領域
示す断面図である。 １・・・・・・固体撮像装置、２・・・・・・感光画素
部、３・・・・・・垂直ＣＣＤシフトレジスタ、４・・
・・・・水平ＣＣＤシフトレジスタ、５・・・・・・出
力部、６・・・・・・受光領域、７・・・・・・オプテ
ィカルブラック（ＯＢ）領域、８・・・・・・Ｐ形シリ
コン基板、９・・・・・・感光画素部用Ｎ＋層、１ｏ・
・・・・・垂直ＣＣＤレジスタ用Ｎ形層、１１・・・・
・・チャンネルストッパー用Ｐ＋層、１２・・・・・・
二酸化シリコン膜、１３．１４・・・・・・多結晶シリ
コン電極、１５・・・・・・アルミニウム膜、１６・・
・・・・リン珪酸ガラス（ｐｓａ）膜、１７・・・・・
・プラズマシリコンナイトライド（８１３Ｎ４）膜。
域およびＯＢ領領域示す断面図、第２図は従来の固体撮
像装置の各構成素子の配置を概略的に示す平面図、第３
図は第２図のＡ−Ａ／線に沿う受光部およびＯＢ領領域
示す断面図である。 １・・・・・・固体撮像装置、２・・・・・・感光画素
部、３・・・・・・垂直ＣＣＤシフトレジスタ、４・・
・・・・水平ＣＣＤシフトレジスタ、５・・・・・・出
力部、６・・・・・・受光領域、７・・・・・・オプテ
ィカルブラック（ＯＢ）領域、８・・・・・・Ｐ形シリ
コン基板、９・・・・・・感光画素部用Ｎ＋層、１ｏ・
・・・・・垂直ＣＣＤレジスタ用Ｎ形層、１１・・・・
・・チャンネルストッパー用Ｐ＋層、１２・・・・・・
二酸化シリコン膜、１３．１４・・・・・・多結晶シリ
コン電極、１５・・・・・・アルミニウム膜、１６・・
・・・・リン珪酸ガラス（ｐｓａ）膜、１７・・・・・
・プラズマシリコンナイトライド（８１３Ｎ４）膜。
Claims (3)
- （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、前記感光画素部から信号電荷を読み
出す読み出し部と、前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遮光膜とを具備し
、前記遮光膜より上層に水素イオンを含有する物質を含
む保護絶縁膜が用いられていることを特徴とする固体撮
像装置。 - （２）前記、複数の感光画素部のうち一部の感光画素部
は前記遮光膜により光入力が遮断されて暗時出力成分生
成用のオプティカルブラック領域に割り当てられること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置
。 - （３）半導体基板の表面に感光画素部と読み出し部とを
形成する工程と、前記感光画素部の上方以外の部分に遮
光膜を形成する工程と、前記遮光膜の上方にプラズマＣ
ＶＤ法を用いてシリコンナイトライド膜を形成する工程
と、水素中あるいは水素を含む雰囲気中で熱処理する工
程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034669A JPS62190870A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034669A JPS62190870A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190870A true JPS62190870A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12420834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61034669A Pending JPS62190870A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0818025A (ja) * | 1994-06-30 | 1996-01-19 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| EP0634797A3 (en) * | 1993-07-13 | 1997-02-26 | Sony Corp | Thin film semiconductor device for active matrix panel and method of manufacturing the same. |
| US6150692A (en) * | 1993-07-13 | 2000-11-21 | Sony Corporation | Thin film semiconductor device for active matrix panel |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58209270A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-06 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JPS60102769A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-06 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034669A patent/JPS62190870A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58209270A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-06 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JPS60102769A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-06 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
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| EP0634797A3 (en) * | 1993-07-13 | 1997-02-26 | Sony Corp | Thin film semiconductor device for active matrix panel and method of manufacturing the same. |
| US6150692A (en) * | 1993-07-13 | 2000-11-21 | Sony Corporation | Thin film semiconductor device for active matrix panel |
| JPH0818025A (ja) * | 1994-06-30 | 1996-01-19 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
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