(57)【要約】【課題】ブルーミング発生を抑え、かつ動作電圧を低電圧化することが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、半導体基板に形成されたＣＣＤ型の固体撮像装置であって、オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さを規定する基板電圧Ｖｓｕｂを半導体基板に印加するＶｓｕｂ電圧発生回路２６を備え、Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６は、直列接続された複数の抵抗素子を含み、電圧分割により基板電圧を出力する抵抗回路と、前記複数の抵抗素子のいずれかに並列に接続されたポリシリコンのパターンであるヒューズ６とを含み、ヒューズ６は、コンタクト２が設けられた２つのジョイント基部１と、２つのジョイント基部１に挟まれて位置し、コンタクト２を介して電圧が印加されることにより電流が流れて溶断する溶断部１０とを含み、溶断部１０は、Ｗ方向の長さがジョイント基部１より小さく、Ｗ方向の長さが異なる領域を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成されたＣＣＤ型の固体撮像装置であって、
複数の光電変換素子で発生した過剰電荷を前記半導体基板に排出するオーバーフロードレイン構造を有し、
前記オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さを規定する基板電圧を前記半導体基板に印加する電圧発生回路を備え、
前記電圧発生回路は、直列接続された複数の抵抗素子を含み、電圧分割により基板電圧を出力する抵抗回路と、前記複数の抵抗素子のいずれかに並列に接続されたポリシリコンのパターンであるヒューズとを含み、
前記ヒューズは、電極が設けられた２つの基部と、前記２つの基部に挟まれて位置し、前記電極を介して電圧が印加されることにより電流が流れて溶断する溶断部とを含み、
前記溶断部は、前記溶断部を流れる電流の向きと平行な方向をＬ方向、該Ｌ方向に対して垂直な方向をＷ方向として前記Ｗ方向の長さが前記基部より小さく、
前記溶断部は、前記Ｗ方向の長さが異なる複数の領域を含む
固体撮像装置。
【請求項２】
前記溶断部の前記Ｗ方向の長さが異なる複数の領域のいずれかは、前記Ｗ方向の長さと前記Ｌ方向の長さとが同一である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記溶断部は、第一領域と、前記第一領域を挟んで位置する、前記第一領域と前記Ｗ方向の長さが異なる領域であって、同じ前記Ｗ方向の長さを有する第二領域および第三領域とを含み、
前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のそれぞれでは、前記Ｌ方向の長さと前記Ｗ方向の長さとが同一であり、
前記第二領域および前記第三領域の前記Ｌ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｌ方向の長さより大きく、
前記第二領域および前記第三領域のＷ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｗ方向の長さより大きい
請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ヒューズは、第一領域と、前記第一領域を挟んで位置する、前記第一領域と前記Ｗ方向の長さが異なる領域であって、同じ前記Ｗ方向の長さを有する第二領域および第三領域を含み、
前記第二領域および前記第三領域のそれぞれでは、前記Ｌ方向の長さと前記Ｗ方向の長さとが同一であり、
前記第一領域では、前記Ｌ方向の長さが前記Ｗ方向の長さより大きく、
前記第二領域および前記第三領域の前記Ｌ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｌ方向の長さより大きく、
前記第二領域および前記第三領域の前記Ｗ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｗ方向の長さより大きい
請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記ヒューズは、異方性エッチングによってポリシリコンをパターニングして形成される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配列された複数の光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して、二次元の画像信号を得るように構成された固体撮像装置に用いられるヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置（イメージセンサ）は、ビデオカメラ及びデジタルカメラ等の撮像部、あるいはファックス及びイメージスキャナ等の画像認識部を構成し、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサが広く用いられている。このようなＣＣＤ型の固体撮像装置では、半導体基板に光電変換素子、垂直転送ＣＣＤ、水平転送ＣＣＤ、および出力アンプ等が形成される。半導体基板に印加される基板電圧は電圧発生回路により生成され、電圧発生回路には定電流源、抵抗およびヒューズが用いられる。ヒューズに関する技術として例えば特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１７５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は、ＣＣＤ型固体撮像装置の構成を示す図である。
この固体撮像装置には、ｎ型半導体基板２８に入射した光量に応じた量の信号電荷を生成する複数のホトダイオード（光電変換素子）２１と、ホトダイオード２１に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート２２と、読み出された信号電荷を垂直方向へ転送する垂直転送ＣＣＤ２３と、垂直転送ＣＣＤ２３から転送されてきた信号電荷を水平方向へ転送する水平転送ＣＣＤ２４と、水平転送ＣＣＤ２４から転送されてきた信号電荷量を検出し、電圧信号へ変換し、外部へ出力する出力アンプ２５が設けられている。
【０００５】
この固体撮像装置は、ホトダイオード２１で発生した過剰電荷をｎ型半導体基板２８に排出するオーバーフロードレイン構造を有する。オーバーフロードレイン構造の固体撮像装置では、Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６にて発生した基板電圧Ｖｓｕｂがクランプダイオード２７を介してｎ型半導体基板２８に印加され、基板電圧Ｖｓｕｂによってホトダイオード２１とｎ型半導体基板２８の裏面側との間にオーバーフローバリアが形成される。基板電圧Ｖｓｕｂの値に応じてオーバーフローバリアのポテンシャル電位を調整できるため、全てのホトダイオード２１の過剰電荷をｎ型半導体基板２８へ排出し、後述するブルーミングの抑制ができる。
【０００６】
ここで、図５を用いてブルーミングについて説明する。
図５（ａ）は固体撮像装置の断面図（図４のＢ−Ｂ’間の断面図）であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｄ−Ｅ間の各部位（ｎ型半導体基板２８の平面方向および厚さ方向に沿った各部位）のポテンシャルを示す図である。
【０００７】
図５（ａ）に示されるように、ｎ型半導体基板２８にｐウェル領域３０が形成され、ｐウェル領域３０内にホトダイオード２１、読み出しゲート２２および垂直転送ＣＣＤ２３が形成され、ｐウェル領域３０上に読み出しゲート２２と垂直転送ＣＣＤ２３の転送電極２９が形成されている。
【０００８】
ホトダイオード２１に信号電荷を蓄積する際は、読み出しゲート２２のポテンシャルが電位ＶＴＶＢとなるよう転送電極２９に電圧が印加される。
【０００９】
ホトダイオード２１で発生した信号電荷は、ｐウェル領域３０のポテンシャルが電位Ｖｓｕｂ１ＶＢよりも低くなる電位に達するまで、ホトダイオード２１に蓄積される。
【００１０】
なお、ｐウェル領域３０のポテンシャルを電位Ｖｓｕｂ１ＶＢにするためにｎ型半導体基板２８にＶｓｕｂ電圧発生回路２６で発生した基板電圧Ｖｓｕｂが印加され、ｎ型半導体基板２８の電位が電位Ｖｓｕｂ１にされる。
【００１１】
ところが、ｎ型半導体基板２８に印加する基板電圧Ｖｓｕｂが適切でなく、ｎ型半導体基板２８の電位が電位Ｖｓｕｂ２になると、ｐウェル領域３０のポテンシャルは電位Ｖｓｕｂ２ＶＢとなり、読み出しゲート２２の電位ＶＴＶＢより低くなってしまう。
【００１２】
そうなるとホトダイオード２１で発生した信号電荷はｎ型半導体基板２８に排出される前に、垂直転送ＣＣＤ２３に溢れ出す。この溢れ出した信号電荷が要因となって画質異常となる。これがブルーミングといわれている。ブルーミングを抑制するためにはｎ型半導体基板２８に印加する基板電圧Ｖｓｕｂは適切な値に設定されなければいけない。
【００１３】
しかしながら製造バラツキによって最適な基板電圧Ｖｓｕｂが固体撮像装置の個体ごとによって異なるため、Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６には例えば図６に示すような定電流源と抵抗とヒューズとから構成される回路が用いられ、ヒューズをトリミングすることによって、基板電圧Ｖｓｕｂを精度よく発生させている。
【００１４】
図６はＶｓｕｂ電圧発生回路２６の回路構成の一例を示す図である。
Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６は、ｎ型半導体基板２８に設けられ、入力端子ＶＤＤとＧＮＤ間に、複数の抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７を直列に接続して構成された抵抗分割回路と、定電流源２０と、複数のヒューズ１０６とを備えている。Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６は、入力端子ＶＤＤから電源電圧の供給を受け、基板電圧Ｖｓｕｂを出力する。図６の複数の抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７およびヒューズ１０６はポリシリコンで形成されることが多い。
【００１５】
複数の抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７の各接続点に、パッド３８が形成（接続）され、複数のヒューズ１０６は、それぞれ対応する抵抗素子３３、３４、３５、３６に並列に接続される。複数のパッド３８のうち対応するパッド３８間に電圧を印加し、ヒューズ１０６に電流を流してジュール熱を発生させてヒューズ１０６は溶断される。ジュール熱をＪ、ヒューズ１０６の抵抗値をＲ、溶断するヒューズ１０６に対応したパッド３８の間に印加する電圧をＶ、ヒューズ１０６に流れる電流をＡ、印加時間をＴとすると、ジュール熱ＪはＪ＝Ｖ×Ａ×Ｔ＝Ｒ×Ａ×Ａ×Ｔと表すことができる。
【００１６】
不要なヒューズ１０６を選択的に溶断することにより定電流源２０で決定される電流Ｉと抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７による電圧降下とで所望の基板電圧Ｖｓｕｂを発生させることができる。それにより、固体撮像装置個々の製造バラツキをヒューズ１０６の選択で補償しつつ、最適な基板電圧Ｖｓｕｂを精度よく設定することができる。
【００１７】
ところで、図６記載のヒューズ１０６において、最適な基板電圧Ｖｓｕｂを得るために不要なヒューズ１０６を溶断する際、各ヒューズ１０６の両端に並列に接続されたパッド３８のうち、溶断するヒューズ１０６に接続されているパッド３８に電圧を印加して溶断しているが、近年の固体撮像装置の動作電圧は低電圧化の傾向にあるため、この電圧は低いほうが望ましい。
【００１８】
これに関し、特許文献１記載のヒューズ１０６では、ヒューズ１０６の断面積を小さくすることによって、ヒューズ１０６に流れる電流密度を高め、低電圧での溶断を容易にしている。
【００１９】
以下、図７および図８（ａ）〜図８（ｇ）を参照しながら特許文献１に示されているヒューズ１０６について説明する。
【００２０】
図７は特許文献１のポリシリコンからなるヒューズ１０６の構成の概要を示す図である。
【００２１】
このヒューズ１０６は、パッド（図示せず）に接続されるＡＬ配線（図示せず）などに接続される電極としてのコンタクト１０２を両端に有する。ヒューズ１０６は、さらに、ポリシリコンによって形成されたジョイント基部１０１を両端に有し、ジョイント基部１０１と同じ工程のポリシリコンによって形成され、両端のジョイント基部１０１に挟まれた領域である溶断部１４０を有している。
【００２２】
溶断部１４０のポリシリコンのＷ方向の長さ（幅）は一例として０．８μｍ〜２．０μｍであり、Ｌ方向の長さは６．０μｍ〜１０．０μｍであり、その厚みは１５０ｎｍ〜２５０μｍである。なお、溶断部１４０を流れる電流の向きと平行な方向をＬ方向、Ｌ方向に対して垂直に交差する方向をＷ方向としている。
【００２３】
図８（ａ）〜図８（ｇ）はヒューズ１０６の製造方法を示す断面図（図７のＦ〜Ｆ’における断面図）である。
【００２４】
まず、図８（ａ）に示すようにｎ型半導体基板１１１を準備する。
その後、図８（ｂ）に示すようにｎ型半導体基板１１１の上にＬＯＣＯＳ法によってフィールド酸化膜１１２を形成する。
【００２５】
その後、図８（ｃ）に示すようにＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって厚みが１５０ｎｍ〜２５０ｎｍのポリシリコン膜１１３を形成する。続いてポリシリコン膜１１３に対して所定の抵抗値を有するように、ｎ型不純物のイオン注入、一例として不純物濃度２Ｅ２０/ｃｍ-3のリンのイオン注入を行う。
【００２６】
その後、図８（ｄ）に示すようにフォトレジスト１１４をスピンコーターなどで塗布する。続いて、ジョイント基部１０１と溶断部１４０の形状が描かれた図示しないフォトマスクを用い、露光装置でフォトレジスト１１４を露光する。
【００２７】
その後、図８（ｅ）に示すようにフォトマスクを介して露光された部分以外のフォトレジスト１１４を除去する。
【００２８】
その後、図８（ｆ）に示すようにフォトレジスト１１４をマスクとしてポリシリコン膜１１３に対して等方性エッチング、いわゆるウェットエッチングを行う。
【００２９】
その後、図８（ｇ）に示すようにフォトレジスト１１４を除去し、図７のコンタクト１０２を形成し、ＡＬなどで配線をおこなう。
【００３０】
このようにして、図７のヒューズ１０６を形成する。
しかしながら、図７のヒューズ１０６では、ヒューズの切断電圧を十分低減することができず、固体撮像装置の動作電圧を低電圧化することは困難である。
【００３１】
また、図８（ｆ）の工程において、等方性エッチング、いわゆるウェットエッチングを行っているため、ポリシリコン膜１１３にサイドエッチングによる侵食領域が形成され、ポリシリコン膜１１３の溶断部１４０の断面の幅が全体で細くなる（断面積が小さくなる）。溶断部１４０の断面の幅が細くなることにより、ヒューズ１０６全体の抵抗値は上昇し、結果的に溶断に必要なジュール熱を得るには高い電圧を印加せねばならない。
【００３２】
また、ヒューズ１０６の抵抗値が高くなるため、Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６において、ヒューズ１０６と抵抗素子３３からなる合成抵抗、ヒューズ１０６と抵抗素子３４からなる合成抵抗、ヒューズ１０６と抵抗素子３５からなる合成抵抗、ヒューズ１０６と抵抗素子３６からなる合成抵抗がそれぞれ高くなるため、電圧降下が大きくなり、基板電圧Ｖｓｕｂの設定できる範囲が狭くなってしまう。例えば、固体撮像装置の最適な基板電圧Ｖｓｕｂが図６のＶＤＤ端子に印加する電圧に近い場合は最適な基板電圧Ｖｓｕｂを設定できず、ブルーミング発生の要因となる。
【００３３】
また、固体撮像装置では図５の転送電極２９および図６の抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７は図８（ｂ）のポリシリコン膜１１３を用いて形成するが、ウェットエッチングを用いてこれらを形成すると転送電極２９および抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７の形状がバラツキ、結果的に特性不具合を招く。具体的には転送電極２９の形状が変化することにより、ホトダイオード２１に蓄積された信号電荷が垂直転送ＣＣＤ２３へ完全に読み出せない読み出し不良が発生し、画質異常となる。また、図６の抵抗素子３２、３３、３４、３５、３６、３７の抵抗値がばらつくことにより、図６の最適な基板電圧Ｖｓｕｂを精度よく設定できなくなる。このためブルーミングの抑制が精度よく出来なくなり、画質異常となる。
【００３４】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、ブルーミング発生を抑え、かつ動作電圧を低電圧化することが可能な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】
【００３５】
本発明の一態様による固体撮像装置は、半導体基板に形成されたＣＣＤ型の固体撮像装置であって、複数の光電変換素子で発生した過剰電荷を前記半導体基板に排出するオーバーフロードレイン構造を有し、前記オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さを規定する基板電圧を前記半導体基板に印加する電圧発生回路を備え、前記電圧発生回路は、直列接続された複数の抵抗素子を含み、電圧分割により基板電圧を出力する抵抗回路と、前記複数の抵抗素子のいずれかに並列に接続されたポリシリコンのパターンであるヒューズとを含み、前記ヒューズは、電極が設けられた２つの基部と、前記２つの基部に挟まれて位置し、前記電極を介して電圧が印加されることにより電流が流れて溶断する溶断部とを含み、前記溶断部は、前記溶断部を流れる電流の向きと平行な方向をＬ方向、該Ｌ方向に対して垂直な方向をＷ方向として前記Ｗ方向の長さが前記基部より小さく、前記溶断部は、前記Ｗ方向の長さが異なる複数の領域を含むことを特徴とする。
【００３６】
ここで、前記溶断部の前記Ｗ方向の長さが異なる複数の領域のいずれかは、前記Ｗ方向の長さと前記Ｌ方向の長さとが同一であってもよい。
【００３７】
本態様によれば、Ｗ方向の長さとＬ方向の長さとが同じ領域を溶断部に設けてヒューズ全体の抵抗値を低くすることができる。従って、ヒューズの切断電圧を十分に低減させることができるので、固体撮像装置の動作電圧を低電圧化することができる。同時に、電圧発生回路においてヒューズと抵抗素子とからなる合成抵抗を低減することできるので、基板電圧の設定範囲を広げてブルーミング発生を抑えることができる。
【００３８】
また、電圧発生回路においてヒューズの選択で最適な基板電圧を精度よく設定することができるので、ブルーミング発生をさらに抑えることができる。
【００３９】
また、前記溶断部は、第一領域と、前記第一領域を挟んで位置する、前記第一領域と前記Ｗ方向の長さが異なる領域であって、同じ前記Ｗ方向の長さを有する第二領域および第三領域とを含み、前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のそれぞれでは、前記Ｌ方向の長さと前記Ｗ方向の長さとが同一であり、前記第二領域および前記第三領域の前記Ｌ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｌ方向の長さより大きく、前記第二領域および前記第三領域のＷ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｗ方向の長さより大きくてもよい。
【００４０】
本態様によれば、溶断部の各領域についてＷ方向の長さとＬ方向の長さとを同じにし、ヒューズ全体の抵抗値を低くすることができる。
【００４１】
また、前記ヒューズは、第一領域と、前記第一領域を挟んで位置する、前記第一領域と前記Ｗ方向の長さが異なる領域であって、同じ前記Ｗ方向の長さを有する第二領域および第三領域を含み、前記第二領域および前記第三領域のそれぞれでは、前記Ｌ方向の長さと前記Ｗ方向の長さとが同一であり、前記第一領域では、前記Ｌ方向の長さが前記Ｗ方向の長さより大きく、前記第二領域および前記第三領域の前記Ｌ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｌ方向の長さより大きく、前記第二領域および前記第三領域の前記Ｗ方向の長さは、前記第一領域の前記Ｗ方向の長さより大きくてもよい。
【００４２】
本態様によれば、ジュール熱が第二溶断部領域および第三溶断部領域に発散しにくくなるため、安定してヒューズの溶断が行える。
【００４３】
また、前記ヒューズは、異方性エッチングによってポリシリコンをパターニングして形成されてもよい。
【００４４】
本態様によれば、等方性エッチング（ウェットエッチング）を用いてヒューズを形成した場合と比較してヒューズ形成におけるサイドエッチングによるポリシリコンの侵食は抑えられ、溶断部の断面積のバラツキが低減されるため、ヒューズの形状を安定化させて基板電圧のバラツキを抑えることができる。同時に、ポリシリコンで形成された配線層の形状、例えば抵抗素子および転送電極の形状がばらつかなくなり、結果的に画質異常およびブルーミングなどの特性不具合を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係る固体撮像装置によると、ブルーミング発生を抑え、かつ動作電圧を低電圧化することが可能な固体撮像装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒューズの構成の概要を示す図である。
【図２】同実施形態に係るヒューズの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るヒューズの構成の概要を示す図である。
【図４】ＣＣＤ型固体撮像装置の構成を示す図である。
【図５】（ａ）ＣＣＤ型固体撮像装置の断面図（図４のＢ−Ｂ‘間の断面図）である。（ｂ）図５（ａ）のＣ−Ｄ−Ｅ間の各部位のポテンシャルを示す図である。
【図６】ＣＣＤ型固体撮像装置のＶｓｕｂ電圧発生回路の回路構成の一例を示す図である。
【図７】特許文献１のヒューズの構成の概要を示す図である。
【図８】特許文献１のヒューズの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板に形成されたＣＣＤ型の固体撮像装置であって、複数の光電変換素子で発生した過剰電荷を半導体基板に排出するオーバーフロードレイン構造を有する。同固体撮像装置の構成は、図４と同じであるため、ここでは詳細な説明を省く。
【００４９】
本実施形態の固体撮像装置は、オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さを規定する基板電圧Ｖｓｕｂを半導体基板に印加するＶｓｕｂ電圧発生回路２６を備える。Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６は、ヒューズ１０６に変えて異なる構成のヒューズ６が用いられるという点を除いて、直列接続された複数の抵抗素子を含み、電圧分割により基板電圧を出力する抵抗回路と、複数の抵抗素子のいずれかに並列に接続されたポリシリコンのパターンであるヒューズとを含むという点は図６の回路構成と同じであるため、ここでは詳細な説明を省く。
【００５０】
以下、図１および図２（ａ）〜図２（ｇ）を参照しながら本実施形態の固体撮像装置のＶｓｕｂ電圧発生回路２６に用いられるヒューズ６について説明する。
【００５１】
図１は本実施形態のポリシリコンからなるヒューズ６の構成の概要を示す図である。
このヒューズ６は、パッド（図示せず）に接続されるＡＬ配線（図示せず）などに接続される電極としてのコンタクト２を両端に有する。ヒューズ６は、コンタクト（電極）２が設けられた２つのジョイント基部１と、２つのジョイント基部１に挟まれて位置し、コンタクト２を介して電圧が印加されることにより電流が流れて溶断する溶断部１０とを含む。言い換えると、ヒューズ６は、ポリシリコンによって形成されたジョイント基部１を両端に有し、ジョイント基部１と同じ工程で形成されるポリシリコン（ジョイント基部１と同じ材料のポリシリコン）によって形成され、両端のジョイント基部１に挟まれた領域である溶断部１０を備えている。また、ジョイント基部１は電流密度を緩和するためにテーパー形状とされている。
【００５２】
溶断部１０は、溶断部１０を流れる電流の向きと平行な方向をＬ方向、該Ｌ方向に対して垂直な方向をＷ方向としてＷ方向の最大の長さがジョイント基部１より小さい。溶断部１０はＷ方向の長さが異なる複数の領域（部位）を含み、このＷ方向の長さが異なる複数の領域のいずれかではＷ方向の長さとＬ方向との長さが同じである。具体的には、溶断部１０は、第一溶断部領域３と、第一溶断部領域３を挟んで位置する、第一溶断部領域３とＷ方向の長さが異なる領域であって、同じＷ方向の長さを有する第二溶断部領域４および第三溶断部領域５との３つの領域を含む。
【００５３】
第一溶断部領域３、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のそれぞれでは、Ｌ方向の長さとＷ方向の長さとが同一である。第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のＬ方向の長さは第一溶断部領域３のＬ方向の長さより大きく、かつ第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のＷ方向の長さは第一溶断部領域３のＷ方向の長さより大きい。
【００５４】
第一溶断部領域３のポリシリコンのＷ方向の長さ（幅）は一例として０．８μｍ〜２．０μｍであり、Ｌ方向の長さは０．８μｍ〜２．０μｍであり、Ｗ方向の長さとＬ方向の長さは同一である。またその厚みは１５０ｎｍ〜２５０μｍである。
【００５５】
第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のそれぞれのポリシリコンのＷ方向の長さは一例として１．２μｍ〜４．０μｍであり、Ｌ方向の長さは１．２μｍ〜４．０μｍであり、Ｗ方向の長さとＬ方向の長さはそれぞれ同一である。またその厚みは同じで１５０ｎｍ〜２５０μｍである。
【００５６】
図２（ａ）〜（ｇ）は本実施形態のヒューズ６の製造方法を示す断面図（図１のＡ−Ａ’における断面図）である。
【００５７】
まず、図２（ａ）に示すようにｎ型半導体基板１１を準備する。
その後、図２（ｂ）に示すようにｎ型半導体基板１１の上にＬＯＣＯＳ法によってフィールド酸化膜１２を形成する。
【００５８】
その後、図２（ｃ）に示すようにＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって厚みが１５０ｎｍ〜２５０ｎｍのポリシリコン膜１３を形成する。続いてポリシリコン膜１３に対して所定の抵抗値を有するようにｎ型不純物のイオン注入、一例として不純物濃度２Ｅ２０／ｃｍ-3のリンのイオン注入を行う。
【００５９】
その後、図２（ｄ）に示すようにフォトレジスト１４をスピンコーターなどで塗布する。続いて、ジョイント基部１と第一溶断部領域３、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５から構成される溶断部１０の形状が描かれた図示しないフォトマスクを用い、フォトレジスト１４を露光装置で露光する。
【００６０】
その後、図２（ｅ）に示すようにフォトマスクを介して露光された部分以外のフォトレジスト１４を除去する。
【００６１】
その後、図２（ｆ）に示すようにフォトレジスト１４をマスクとして異方性エッチング、いわゆるドライエッチングをポリシリコン膜１３に対して行う。
【００６２】
その後、図２（ｇ）に示すようにフォトレジスト１４を除去し、図１のコンタクト２を形成し、ＡＬなどで配線をおこなう。以上のように、図１のヒューズ６は、異方性エッチングによってポリシリコンをパターニングして形成される。
【００６３】
ここで本実施形態のヒューズ６の抵抗値を図７のヒューズ１０６の抵抗値と比較して考えてみる。
【００６４】
図７のヒューズ１０６における溶断部１４０のＬ方向の長さと本実施形態のヒューズ６における第一溶断部領域３、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のＬ方向のトータルの長さとの両方を６μｍと同一にした場合について考える。
【００６５】
図７のヒューズ１０６における溶断部１４０のＬ方向の長さを６μｍ、Ｗ方向の長さを１μｍとした場合、単位長当たりのシート抵抗比は６μｍ÷１μｍ＝６となる。一方、本実施形態のヒューズ６において、第一溶断部領域３のＬ方向の長さを１μｍ、Ｗ方向の長さを１μｍとし、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のＬ方向の長さを２．５μｍ、Ｗ方向の長さを２．５μｍとした場合、第一溶断部領域３、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５のシート抵抗比はそれぞれ１となり、第一溶断部領域３、第二溶断部領域４および第三溶断部領域５を含めたトータルでのシート抵抗比は３となる。
【００６６】
このように本実施形態のヒューズ６では、ヒューズ６の溶断部１０の各領域においてＬ方向の長さおよびＷ方向の長さが同一であり、Ｌ方向の長さが図７のヒューズ１０６と同一であってもシート抵抗比は半減しており、ヒューズ全体の抵抗値は図７のヒューズ１０６より低くなり、結果的にヒューズの切断電圧を低減させることができる。
【００６７】
また、本実施形態のヒューズ６の抵抗値は図７のヒューズ１０６より低いため、図６におけるヒューズと抵抗素子３３からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３４からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３５からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３６からなる合成抵抗がそれぞれ低くなるため、ヒューズ６を溶断しない場合の合成抵抗での電圧降下が小さくなり、基板電圧Ｖｓｕｂの設定できる電圧範囲は図７のヒューズ１０６を用いたＶｓｕｂ電圧発生回路２６より広くなる。例えば、固体撮像装置の最適な基板電圧Ｖｓｕｂが図６のＶＤＤ端子に印加する電圧に近い場合でも最適な基板電圧Ｖｓｕｂを設定でき、ブルーミングの抑制を精度よく行える。
【００６８】
しかも本実施形態のヒューズ６の製造方法では異方性エッチング（ドライエッチング）にてヒューズ６の形状を形成しているため、サイドエッチングによるポリシリコンの侵食は抑えられ、等方性エッチングを用いてヒューズを形成した場合と比較して溶断部１０の断面積のバラツキが低減される。従って、安定したヒューズ６の溶断が可能となるとともに、ポリシリコンで形成された配線層の形状、例えば抵抗素子および転送電極の形状がばらつかなくなり、結果的に画質異常およびブルーミングなどの特性不具合を抑えることができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。
【００７０】
本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板に形成されたＣＣＤ型の固体撮像装置であって、複数の光電変換素子で発生した過剰電荷を半導体基板に排出するオーバーフロードレイン構造を有する。同固体撮像装置の構成は、図４と同じであるため、ここでは詳細な説明を省く。
【００７１】
本実施形態の固体撮像装置は、オーバーフロードレイン構造のオーバーフローバリアの高さを規定する基板電圧Ｖｓｕｂを半導体基板に印加するＶｓｕｂ電圧発生回路２６を備える。Ｖｓｕｂ電圧発生回路２６は、ヒューズ１０６に変えて異なる構成のヒューズ４６が用いられるという点を除いて、直列接続された複数の抵抗素子を含み、電圧分割により基板電圧を出力する抵抗回路と、複数の抵抗素子のいずれかに並列に接続されたポリシリコンのパターンであるヒューズとを含むという点は図６の回路構成と同じであるため、ここでは詳細な説明を省く。
【００７２】
以下、図３を参照しながら本実施形態の固体撮像装置のＶｓｕｂ電圧発生回路２６に用いられるヒューズ４６について説明する。
【００７３】
図３は本実施形態のポリシリコンからなるヒューズ４６の構成の概要を示す図である。
このヒューズ４６は、パッド（図示せず）に接続されるＡＬ配線（図示せず）などに接続される電極としてのコンタクト２を両端に有する。ヒューズ４６は、コンタクト（電極）２が設けられた２つのジョイント基部１と、２つのジョイント基部１に挟まれて位置し、コンタクト２を介して電圧が印加されることにより電流が流れて溶断する溶断部４０とを含む。言い換えると、ヒューズ４６は、ポリシリコンによって形成されたジョイント基部１を両端に有し、ジョイント基部１と同じ工程で形成されるポリシリコン（ジョイント基部１と同じ材料のポリシリコン）によって形成され、両端のジョイント基部１に挟まれた領域である溶断部４０を備えている。また、ジョイント基部１は電流密度を緩和するためにテーパー形状とされている。
【００７４】
溶断部４０は、溶断部４０を流れる電流の向きと平行な方向をＬ方向、該Ｌ方向に対して垂直な方向をＷ方向としてＷ方向の長さがジョイント基部１より小さい。溶断部４０はＷ方向の長さが異なる複数の領域（部位）を含み、このＷ方向の長さが異なる複数の領域のいずれかではＷ方向とＬ方向との長さが同じである。具体的には、溶断部４０は、第一溶断部領域４３と、第一溶断部領域４３を挟んで位置する、第一溶断部領域４３とＷ方向の長さが異なる領域であって、同じＷ方向の長さを有する第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５との３つの領域を含む。
【００７５】
第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のそれぞれでは、Ｌ方向の長さとＷ方向の長さとが同一である。第一溶断部領域４３では、Ｌ方向の長さがＷ方向の長さより大きい。第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のＬ方向の長さは第一溶断部領域４３のＬ方向の長さより大きく、かつ第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のＷ方向の長さは第一溶断部領域４３のＷ方向の長さより大きい。
【００７６】
第一溶断部領域４３のポリシリコンのＷ方向の幅は一例として０．８μm〜２．０μｍであり、Ｌ方向の長さは１μｍ〜４μｍであり、Ｗ方向の長さとＬ方向の長さは異なる。またその厚みは１５０ｎｍ〜２５０μｍである。
【００７７】
第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のそれぞれのポリシリコンのＷ方向の幅は一例として１．２μｍ〜４．０μｍであり、Ｌ方向の長さは１．２μｍ〜４．０μｍであり、Ｗ方向の長さとＬ方向の長さはそれぞれ同一である。その厚みは同じで１５０ｎｍ〜２５０μｍである。
【００７８】
図３のヒューズ４６は、第一溶断部領域４３においてＬ方向の長さがＷ方向の長さより大きく、第一溶断部領域４３の中心から第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のそれぞれの端部までの距離が離れているという点で図１のヒューズ６と異なる。
【００７９】
本実施形態のヒューズ４６の製造方法を示す断面図は図２と同じであり、ヒューズ４６も異方性エッチングによってポリシリコンをパターニングして形成されるため、ここではヒューズ４６の製造方法の説明を割愛する。
【００８０】
ここで本実施形態のヒューズ４６の抵抗値を図７のヒューズ１０６の抵抗値と比較して考えてみる。
【００８１】
図７のヒューズ１０６における溶断部１４０のＬ方向の長さと本実施形態のヒューズ４６における第一溶断部領域４３、第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のＬ方向のトータルの長さとの両方を６μｍにした場合について考える。
【００８２】
図７のヒューズ１０６における溶断部１４０のＬ方向の長さを６μｍ、Ｗ方向の長さを１μｍとした場合、単位長当たりのシート抵抗比は６μｍ÷１μｍ＝６となる。一方、本実施形態のヒューズ４６において、第一溶断部領域４３のＬ方向の長さを２μｍ、Ｗ方向の長さを１μｍとし、第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のＬ方向の長さを２μｍ、Ｗ方向の長さを２μｍとした場合、第一溶断部領域４３のシート抵抗比は２、第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のシート抵抗比はそれぞれ１となり、第一溶断部領域４３、第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５を含めたトータルでのシート抵抗比は４となる。
【００８３】
このように本実施形態のヒューズ４６では、ヒューズ６の溶断部１０の第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５においてＬ方向の長さおよびＷ方向の長さが同一であり、Ｌ方向の長さが図７のヒューズ１０６と同一であってもシート抵抗比は低減しており、ヒューズ全体の抵抗値は図７のヒューズ１０６より低くなり、結果的にヒューズの切断電圧を低減させることができる。
【００８４】
また、本実施形態のヒューズ４６では、第一溶断部領域４３のＬ方向の長さがＷ方向の長さより大きくなり、第一溶断部領域４３の中心から第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５のそれぞれの端部までの距離が図１のヒューズ６より離れている。従って、ジュール熱が第二溶断部領域４４および第三溶断部領域４５に発散しにくくなるため、安定してヒューズ４６の溶断が行える。
【００８５】
また、本実施形態のヒューズ４６の抵抗値は図７のヒューズ１０６より低いため、図６におけるヒューズと抵抗素子３３からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３４からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３５からなる合成抵抗、ヒューズと抵抗素子３６からなる合成抵抗がそれぞれ低くなるため、電圧降下が小さくなり、基板電圧Ｖｓｕｂの設定できる電圧範囲は図７のヒューズ１０６を用いたＶｓｕｂ電圧発生回路２６より広くなる。例えば、固体撮像装置の最適な基板電圧Ｖｓｕｂが図６のＶＤＤ端子に印加する電圧に近い場合でも最適な基板電圧Ｖｓｕｂを設定でき、ブルーミングの抑制を精度よく行える。
【００８６】
しかも本実施形態のヒューズ４６の製造方法では異方性エッチング（ドライエッチング）にてヒューズ４６の形状を形成しているため、サイドエッチングによるポリシリコンの侵食は発生せず、等方性エッチングを用いてヒューズを形成した場合と比較して溶断部４０の断面積のバラツキが低減される。従って、安定したヒューズ４６の溶断が可能となるとともに、ポリシリコンで形成された配線層の形状、例えば抵抗素子および転送電極の形状がばらつかなくなり、結果的に画質異常およびブルーミングなどの特性不具合を抑えることができる。
【００８７】
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【００８８】
例えば、上記実施形態において、固体撮像装置は、ｎ型半導体基板に形成されるとしたが、ｐ型半導体基板に形成されてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態において、溶断部は、幅広の第二溶断部領域、幅狭の第一溶断部領域、および幅広の第三溶断部領域が順次並んで構成され、溶断部では、Ｌ方向に向かってＷ方向の長さが段階的に小さくなり、かつ大きくなる。しかし、溶断部は、第二溶断部領域および第三溶断部領域のいずれかを含まず、溶断部では、Ｌ方向に向かってＷ方向の長さが段階的に小さくなる又は大きくなるだけでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、固体撮像装置に有用であり、特に固体撮像装置に用いられるポリシリコンからなるヒューズを形成する方法等に有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１、１０１    ジョイント基部
２、１０２    コンタクト
３、４３    第一溶断部領域
４、４４    第二溶断部領域
５、４５    第三溶断部領域
６、４６、１０６    ヒューズ
１０、４０、１４０    溶断部
１１、２８、１１１    ｎ型半導体基板
１２、１１２    フィールド酸化膜
１３、１１３    ポリシリコン膜
１４、１１４    フォトレジスト
２０    定電流源
２１    ホトダイオード
２２    読み出しゲート
２３    垂直転送ＣＣＤ
２４    水平転送ＣＣＤ
２５    出力アンプ
２６    Ｖｓｕｂ電圧発生回路
２７    クランプダイオード
２９    転送電極
３０    ｐウェル領域
３２、３３、３４、３５、３６、３７    抵抗素子
３８    パッド
【図１】
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【図２】
2011253914.tif 000004
【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】
2011253914.tif 000009
【図８】
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