(57)【要約】【課題】静電気のような高電圧のインパルスが印加されても信号電荷の走査の動作が不安定になることを防止し、また、製造工程で生じた静電気による不要電荷の蓄積により走査が不安定になることを防止して、画質劣化をおこさない固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置の製造工程において、遮光膜４となる遮光層を形成した後、この遮光層をヒューズ配線８を介して接地する。遮光層をエッチングして遮光膜４とした後に、ヒューズ配線８を切断して完成品とする。【選択図】図１
2006032445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受けて光電変換により電荷を発生させる受光部と、
前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部の上に第１の絶縁層を介して設けられた電極と、
前記電極上に第２の絶縁層を介して設けられた遮光膜と
を備え、
前記遮光膜には、電位的に浮動状態である配線が接続されている、固体撮像装置。
【請求項２】
前記配線は、前記遮光膜を接地していた接地線を切断して形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
基板に受光部と転送部とを形成する工程と、
前記受光部と前記転送部とが形成された前記基板上に第１の絶縁層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層を介して前記転送部の上に電極を形成する工程と、
前記電極の上に第２の絶縁層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を介して前記電極の上に遮光膜となる遮光層を形成する工程と、
前記遮光層を接地する接地線を形成する工程と、
前記遮光層の一部を除去して遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜形成工程終了後に、前記接地線を切断する切断工程と、
を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記切断工程は、前記接地線に所定値以上の電圧を印加する、または所定値以上の電流を流す工程である、請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記切断工程は、前記接地線をレーザにより切断する工程である、請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラや画像入力装置などに利用される固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にＣＣＤ等の撮像デバイスでは、入射した光のエネルギーを電気エネルギーに変換して信号電荷を発生させる光電変換を行う部分と、この信号電荷を電気信号として取り出す走査を行う部分とを備えている。そして、光電変換を行う部分にのみ光が入射するようにするため、走査を行う部分はアルミニウム薄膜等の遮光膜に覆われている。
【０００３】
図５、図６は、それぞれ従来の固体撮像装置の配線部分（走査部分）の断面図である（例えば、特許文献１参照）。これらの固体撮像装置では、シリコン基板３１上に酸化膜３２が設けられて、さらにその上にクロック信号が供給される１層目のポリシリコン層（電極）３３と２層目のポリシリコン層（電極）３４とが交互に形成されている。これらの電極３３，３４の上には、層間絶縁膜３５を介してアルミニウム等の材料で形成された遮光用金属膜３６が設けられている。そして、遮光用金属膜３６は接地されている。なお、図６に示されている固体撮像装置では、遮光用金属膜３６は抵抗３７を介して接地されており、図５に示されている固体撮像装置では、抵抗を介さずに遮光用金属膜３６は直接ＧＮＤに接続されて接地されている。
【特許文献１】特許第２７２０８４４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５に示す固体撮像装置では、電極３３、３４に静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、電極３３，３４と遮光用金属膜３６との間に高電圧がかかって、層間絶縁膜３５が破壊されてしまう。従って、層間絶縁膜３５によって本来電気的に絶縁されている遮光用金属膜３６と電極３３，３４との間が導通してしまい、電極３３，３４が接地された状態となってしまう。
【０００５】
このように、電極３３，３４が接地された状態になると、電極３３，３４に供給されるクロック信号の波形が歪んでしまい、走査の動作が不安定となる。その結果、この固体撮像装置から得られる画像の画質が劣化してしまうという問題が生じていた。
【０００６】
図６の固体撮像装置のように、遮光用金属膜３６が抵抗３７を介して接地されていても、電極３３、３４に静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合には、短時間且つ高電圧のインパルスであるので、やはり層間絶縁膜３５が破壊されてしまい、図５の固体撮像装置と同じ問題が生じる。
【０００７】
また、上述のような高電圧のインパルスが印加された場合の問題を回避するために、図７に示すように、製造工程中から遮光用金属膜３６を接地せず、電位的にフローティングにしておく固体撮像装置が考えられる。
【０００８】
しかしながら、図７に示す固体撮像装置では、遮光用金属膜３６がフローティングな状態となっている。
【０００９】
遮光用金属膜３６は製造工程中にドライエッチングにより開口部を形成される。このドライエッチングでは、プラズマ化したイオンを遮光用金属膜３６に照射するので、遮光用金属膜３６が帯電してしまう。
【００１０】
このように遮光用金属膜３６に帯電というダメージがかかることで、静電気により層間絶縁膜３５に不要な電荷が蓄積されてしまう。
【００１１】
こうして層間絶縁膜３５に不要な電荷が蓄積されていると、容量の電圧降下によりクロックパルス信号が歪んで走査が不安定となり、固体撮像装置から得られる画像が劣化してしまう。このため製造工程中においては、遮光用金属膜３６は接地しておき、不要な電荷が蓄積されないようにする必要がある。
【００１２】
また、製造工程完了後には、ポリシリコン電極３３，３４から静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、層間絶縁膜３５が破壊されないように、遮光用金属膜３６はフローティングにしておく必要がある。
【００１３】
本発明は上述した問題に鑑み、静電気のような高電圧のインパルスが印加されても信号電荷の走査の動作が不安定になることを防止し、また、製造工程で生じた静電気による不要電荷の蓄積により走査が不安定になることを防止して、画質劣化をおこさない固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の固体撮像装置は、光を受けて光電変換により電荷を発生させる受光部と、前記電荷を転送する転送部と、前記転送部の上に第１の絶縁層を介して設けられた電極と、前記電極上に第２の絶縁層を介して設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜には、電位的に浮動状態である配線が接続されている。
【００１５】
前記配線は、前記遮光膜を接地していた接地線を切断して形成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に受光部と転送部とを形成する工程と、前記受光部と前記転送部とが形成された前記基板上に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層を介して前記転送部の上に電極を形成する工程と、前記電極の上に第２の絶縁層を形成する工程と、前記第２の絶縁層を介して前記電極の上に遮光膜となる遮光層を形成する工程と、前記遮光層を接地する接地線を形成する工程と、前記遮光層の一部を除去して遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜形成工程終了後に、前記接地線を切断する切断工程とを含む。
【００１７】
前記切断工程は、前記接地線に所定値以上の電圧を印加する、または所定値以上の電流を流す工程であることが好ましい。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記切断工程は、前記接地線をレーザにより切断する工程である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、拡散工程中は、遮光層が接地されていることにより製造工程中のダメージにより層間絶縁膜膜に不要な電荷が蓄積されるのを防ぐ。これにより固体撮像装置を駆動するとき、容量の電圧降下により駆動クロックパルスが歪むことがなく、信号電荷の取り出しを安定して行うことが出来る。
【００２０】
また、製造工程完了後には、遮光膜が浮揚されて電位的にフローティングな状態になっているので、例えば固体撮像装置を駆動中に外部より静電気のような高電圧のインパルスが印加した場合でも、電極と遮光膜との間の第２の絶縁膜に高電界がかからない状態を保つことが出来る。従って第２の絶縁膜が破壊されることが防止され、電極と遮光膜との間が導通してしまうことが防止される。このため電極に駆動クロックパルスが印加されても、その波形が歪むことはなく、信号電荷の取り出し動作を常に安定して行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明の一つの例であり、本発明はこの例には限定されない。
【００２２】
図１は本実施形態に係る固体撮像装置の製造工程中での断面模式図である。本実施形態に係る固体撮像装置は、光を信号電荷に変換するフォトダイオード（受光部）１と、この信号電荷の転送を行うための垂直転送レジスタ（転送部）２とを備えており、これらはシリコン基板上５に形成されている。
【００２３】
フォトダイオード１と垂直転送レジスタ２との上には第１の絶縁層６ａが設けられており、さらに垂直転送レジスタ２の上には第１の絶縁層６ａを介して転送電極３（電極）が形成されている。
【００２４】
この転送電極３は、フォトダイオード１から垂直転送レジスタ２へ信号電荷の読み出し制御と、垂直転送レジスタ２の駆動制御を行うためのものである。
【００２５】
そして、転送電極３の上には第２の絶縁層６ｂが設けられていて、その上に、フォトダイオード１以外に光が入射するのを防ぐための遮光膜４が形成されている。遮光膜４はヒューズ配線８を介して接地されている。ヒューズ配線８の両端は、製造工程完了後に意図的に遮光膜４を電気的に浮動状態にするためのヒューズ電極９，９が配置されている。
【００２６】
フォトダイオード１は、光電変換によって入射した光のエネルギーを電気エネルギーに変換して信号電荷を発生させる。この信号電荷は、転送電極３の制御を受けて垂直転送レジスタ２へ読み出され、転送電極３の制御を受けて検出回路へ転送されて、電圧あるいは電流信号として出力される。
【００２７】
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。まず、シリコン基板５に不純物を拡散させることにより、フォトダイオード１と垂直転送レジスタ２を形成する。その上に、シリコン酸化膜等からなる第１の絶縁層６ａを形成する。
【００２８】
さらにその上に、ポリシリコン層を設けてパターニングを行い、転送電極３を形成する。
【００２９】
転送電極３の上に第２の絶縁層６ｂを形成し、その上にアルミニウム等からなる遮光層を形成する。
【００３０】
それから、遮光層を接地させるヒューズ配線８をポリシリコンにより形成する。さらにヒューズ配線の両端にヒューズ電極９，９を形成する。
【００３１】
次に、遮光層をエッチングして遮光膜４を形成する。この後にヒューズ配線８を切断して完成品とするが、これについては後述する。なお、これまで説明した各構成部材の形成には、公知の種々の方法を形成することが出来る。
【００３２】
遮光膜４は転送電極３と垂直転送レジスタ２との上部を完全に覆う様に形成されているが、フォトダイオード１の上部については、入射光をフォトダイオード１に導入するため、遮光膜４は例えば長さＬだけ開口されて設けられている。
【００３３】
本実施形態の固体撮像装置では、シリコン基板５と転送電極３との間は第１の絶縁層６ａを介して、転送電極３と遮光膜４との間は第２の絶縁層６ｂを介して電気的に分離されている。
【００３４】
そして、転送電極３には外部より垂直転送レジスタ１を駆動させるための駆動クロックパルスが供給できるようにクロック信号電極７が接続されている。
【００３５】
また、遮光膜４はポリシリコンで形成されたヒューズ配線８を介して接地されている。
【００３６】
図２は図１に示した固体撮像装置の等価回路を示した回路図である。転送電極３と遮光膜４との間の容量１０は一端がクロック信号電極７に接続されているが、他端はヒューズ配線８を介して接地されている。
【００３７】
転送電極３とシリコン基板５との間の容量１１はシリコン基板５の抵抗成分１２と直列に接続されており、容量１１の他端はクロック信号電極７に接続され、抵抗成分１２の他端は接地されている。
【００３８】
このような構成の固体撮像装置において、転送電極３と遮光膜４との間の容量１０はヒューズ配線８を介して接地されているため、固体撮像装置の製造工程中に遮光膜４に与えられるダメージにより、容量１０に不要電荷が蓄積されることがない。
【００３９】
次に図１に示す固体撮像装置から、遮光膜４を電位的に浮揚状態（フローティング）にするための方法について説明する。
【００４０】
図１に示す固体撮像装置から、製造工程完了後に遮光膜４を電位的に浮揚状態にするためには、例えばレーザー光を用いた遮断装置によりヒューズ配線８を切断することで遮光膜４を完全に浮揚状態にすることができる。また、ヒューズ配線８の両端に接地したヒューズ電極９，９に外部から所定値以上の電圧を印加する、あるいは所定値以上の電流を流すことによりヒューズ配線８を切断することも可能である。図３は、ヒューズ配線８を切断した、完成品としての固体撮像装置の断面図である。最終的には本実施形態の固体撮像装置は、電位的に浮動状態である配線が遮光膜４に接続されている状態で完成品となる。
【００４１】
こうして、製造工程時には、遮光層および遮光膜４を接地することで遮光膜４に与えられるダメージにより容量１０に不要電荷が蓄積されることを防止し、製造工程が終了した後は、遮光膜４を電位的に浮揚状態にすることで静電気等に対する耐圧を高めることができる。
【００４２】
図４は図３に示した固体撮像装置の等価回路を示した回路図である。転送電極３と遮光膜４との間の容量１０は一端がクロック信号電極に接続されているが、他端はどこにも接続されておらず、電位的に浮揚状態にある。
【００４３】
また転送電極３とシリコン基板５との間の容量１１はシリコン基板５の抵抗成分１２と直列に接続されており、容量１１の他端はクロック信号電極に接続され、抵抗成分１２の他端は接地されている。
【００４４】
このような構成の固体撮像装置において転送電極と遮光膜４との間の容量１０は、遮光膜４が電位的に浮動状態であって浮揚された構成となっているため、電位的には完全なフローティングな状態である。
【００４５】
従って、この固体撮像装置にクロック信号電極７から例えば静電気のような高電圧のインパルスが印加された場合、容量１０は電位的にフローティングな状態であって、高電圧がかからない状態を保つことが出来るため、容量１０は高電圧のインパルスにより破壊されることはない。
【００４６】
高電圧のインパルスが印加されても容量が破壊されないということは、第２の絶縁層６ｂが破壊されないで保持されるということであるので、転送電極３と遮光膜４とは非導通状態を保つ。
【００４７】
このため、クロック信号電極７より転送電極３に印加される駆動クロックパルスの波形が歪むことがなく、垂直転送レジスタ２を常に安定して動作させることが出来るようになる。
【００４８】
なお本実施形態において、遮光膜を電気的にフローティングにする工程として、レーザー光を用いた遮断装置を用いてヒューズ配線を切断する工程としているが、ポリシリコンのヒューズ配線の替わりに遮光膜を所定電位に接地できるものであればアルミニウム配線等を用いて接地し、それをレーザ光などで切断しても構わない。
【００４９】
また、レーザ光で接地配線を切断する場合は、ヒューズ電極９，９はなくても構わない。
【００５０】
さらには、遮光膜を所定の抵抗値を有するポリシリコン等の抵抗を介して接地しても、不要電荷が蓄積されることを防止する効果が得られるため、これの抵抗を断線させる手段を持つことで上記の効果を得ることができる。
【００５１】
遮光膜が接地している配線部を切断することでも同様の効果が得られることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る固体撮像装置は、静電気による画質の劣化を防止するので、ビデオカメラや画像入力装置などに利用される場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明における完成前の固体撮像装置の受光部構造を示す模式図である。
【図２】本発明における完成前の固体撮像装置の受光部構造の等価回路を示す図である。
【図３】本発明における固体撮像装置の受光部構造を示す模式図である。
【図４】本発明における固体撮像装置の受光部構造の等価回路を示す図である。
【図５】従来技術における固体撮像装置の断面模式図である。
【図６】従来技術における他の固体撮像装置の断面模式図である。
【図７】遮光膜がフローティング状態である固体撮像装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：フォトダイオード
２：垂直転送レジスタ
３：転送電極
４：遮光膜
５：シリコン基板
６：絶縁層
７：クロック信号電極
８：ヒューズ配線
９：ヒューズ電極
１０：転送電極と遮光膜間の容量
１１：転送電極とシリコン基板間の容量
１２：シリコン基板の抵抗成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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