(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部と転送レジスタ部とを備える撮像領域と、上記撮像領域に電力を供給し、上記撮像領域との間で信号を送受する配線領域とをシリコン基体に設けた撮像装置において、
上記配線領域の上に形成され、上記配線領域を覆う第１のパッシベーション膜と、
上記第１のパッシベーション膜と上記撮像領域の上に形成され、上記配線領域と上記撮像領域とを覆う第２のパッシベーション膜と、
上記転送レジスタと上記第２のパッシベーション膜の間に設けられ、シリコン基体側に接地される遮光金属板と
を備え、
上記撮像領域を覆う上記第２のパッシベーション膜により、上記撮像領域の光学的特性を向上できるようにしたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像領域と配線領域をシリコン基体上に設けた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず図７にシリコン基体１に形成した撮像領域３および配線領域５とより撮像装置２の要部を構成した例を示して説明する。なお図７に示した例においては撮像領域３をＩＴ−ＣＣＤ（interline transfer-CCD( インタライン転送ＣＣＤ））で構成している。
【０００３】
撮像領域３は垂直方向に配設した複数の受光部で構成される複数の受光部列７，‥‥，７と、これら複数の受光部列夫々の間においてこれら受光部列に添ってこの垂直方向に配設したＣＣＤ構造の複数の垂直転送レジスタ部９，‥‥，９と、複数の垂直転送レジスタ部９，‥‥，９夫々の出力側において水平方向に配設した水平転送レジスタ部１１および出力部１３により構成される。なお図７において点線で囲んで示した部分の夫々はこのＩＴ−ＣＣＤ部の受光部を構成しているフォトダイオード（以下の説明ではフォトダイオードと称する）よりなる受光部である。
【０００４】
そしてこの垂直転送レジスタ部９，‥‥，９の夫々は、複数の受光部列７，‥‥，７夫々の受光部で生成した信号電荷を垂直転送し、水平転送レジスタ部１１はこれら垂直転送レジスタ部９，‥‥，９の夫々で垂直転送されたこの信号電荷を更に出力部１３に転送する。
【０００５】
出力部１３は増幅器１４を具備し、増幅器１４の入力側は水平転送レジスタ部１１の出力側に接続され、増幅器１４の出力側はボンディングランド１５Ａに接続されている。そして水平転送レジスタ部１１のこの信号電荷出力を増幅器１４で所定レベル迄増幅し金属配線パターン１５を通じてシリコン基体１の外部に出力する。
【０００６】
また、配線領域５には金属配線パターン１５および金属配線パターン１７が配設され、さらに撮像領域３との信号送受、電源供給用等の為の信号線を接続するボンディングランド１５Ａ，１７Ａが金属配線パターン１５，１７の夫々の要所に設けられている。金属配線パターン１５，１７およびボンディングランド１５Ａ，１７Ａの夫々は蒸着やスパッタ等の物理的手法でシリコン基体１の表面に形成した絶縁膜上の所定位置に形成される。
【０００７】
次に、図８および図９を参照しながら、図７と同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して垂直転送レジスタ部９および配線領域５の構造をさらに詳細に説明する。
【０００８】
図８は図７のＥ−Ｅ線上の断面を示し、図９は図７のＦ−Ｆ線上の断面を示したものである。図８及び図９に示されている如く、垂直転送レジスタ部９，‥‥，９の夫々は第１層転送電極２３、第２層転送電極２５、層間絶縁膜２７、遮光金属板２９およびパッシベーション膜３１で構成され、第１層転送電極２３と第２層転送電極２５をシリコン基体１の表面に形成した酸化膜２１上において電荷転送方向に交互に繰り返して配列して垂直転送レジスタ部９のチャンネル領域３３を生成する。図９において点線で囲んで示した領域は図７に示して説明したフォトダイオードよりなる受光部、遮光金属板２９は垂直転送レジスタ部９に対して外部から光線が入射するのを防止する遮光部材である。
【０００９】
３５は互いに隣接する第２層転送電極２５の間に設けた間隙、３６は互いに隣接する第１層転送電極２３と第２層転送電極２５の間に設けた空隙で、これら転送電極相互間の空隙の部分および遮光金属板２９と第２層転送電極２５の間の空隙の部分に層間絶縁膜２７を形成し、第１層転送電極２３、第２層転送電極２５および遮光金属板２９の間を所定の位置関係に保つようにしている。
【００１０】
そしてこのように構成されているシリコン基体１上の撮像領域３および配線領域５を覆う形でパッシベーション膜３１が被着形成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
シリコン基体１に形成した撮像領域９および配線領域５を覆って形成しているパッシベーション膜３１には２つの機能が要求され、その第１は配線領域５を外部環境から保護し金属配線部１７の酸化による腐食等の支障発生を予防する機能である。
【００１２】
その第２は撮像装置２の受光部を構成するフォトダイオードの光学的特性、特に分光を決定する機能である。即ち、パッシベーション膜３１の分光特性により受光部を構成するフォトダイオードの感度、分光等の特性が決まることになる。勿論、パッシベーション膜３１の分光特性だけでこれら特性の全てが決まる訳ではないが、これら特性の最適値を求める上でパッシベーション膜３１が大きな決定要因となっている。
【００１３】
ところが、これら第１及び第２の機能双方を最適に発揮させる上でパッシベーション膜３１に求められる条件は相異なっているのが通例である。一例としてパッシベーション膜３１の膜厚をパラメータにとってみた場合、配線領域５を外部環境から保護するという点では、この膜厚は厚い程よい。一方撮像領域９の分光特性の観点においてはこの膜厚に最適値が存在し、必ずしもこの膜厚を厚くする程この特性が最適値に近づくものではなく、かえってこの最適値から遠ざかってしまうこともある。
【００１４】
しかしながら従来の撮像装置においては、ＣＶＤ（chemical film deposition）等の薄膜形成技術を用い、図８，９に示して説明した如く撮像領域９のパッシベーション膜及び配線領域５のパッシベーション膜を同時に形成していた。
【００１５】
そのため、この従来のパッシベーション膜の生成方法では、撮像領域３において分光特性を最適化できるパッシベーション膜厚と配線領域５を外部環境から保護する為に最適なパッシベーション膜厚を産業上で利用可能な技術レベルで実現することができないという問題があった。
【００１６】
本発明は斯る点に鑑み、配線領域を覆うパッシベーション膜のこの保護機能を損なうことなく、撮像領域を覆うパッシベーション膜による撮像素子の光学的特性、特に分光を決定する機能を向上できるようになすための手段を産業上で利用可能な技術レベルで実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像装置は、受光部と転送レジスタ部とを備える撮像領域と、上記撮像領域に電力を供給し、上記撮像領域との間で信号を送受する配線領域とをシリコン基体に設けた撮像装置において、上記配線領域の上に形成され、上記配線領域を覆う第１のパッシベーション膜と、上記第１のパッシベーション膜と上記撮像領域の上に形成され、上記配線領域と上記撮像領域とを覆う第２のパッシベーション膜と、上記転送レジスタと上記第２のパッシベーション膜の間に設けられ、シリコン基体側に接地される遮光金属板とを備え、上記撮像領域を覆う上記第２のパッシベーション膜により、上記撮像領域の光学的特性を向上できるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図６を参照しながら、図７〜図９と同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して本発明の撮像装置の実施の形態の一例について説明する。なお、図１〜図６において点線で示した領域は図７に示して説明したフォトダイオードよりなる受光部である。
【００１９】
先ず図２にパッシベーション膜を形成する前の状態を示す。この状態は図９に示して説明した例においてパッシベーション膜３１を被着生成する前の状態に相当する。
【００２０】
次に、図２に示した状態の撮像領域３および配線領域５の全面にＣＶＤ等の薄膜形成の技術により第１のパッシベーション膜３８を被着する。この場合の第１のパッシベーション膜３８の被着厚３９は、第２のパッシベーション膜４１の被着厚４３とこの被着厚３９との合計厚が配線領域パッシベーション膜の最適厚４５となるようにこの第１のパッシベーション膜３８を被着して、図３に示すごとく撮像領域３および配線領域５の全面がこの被着厚３９を有する第１のパッシベーション膜３８で覆われた形状とする。
【００２１】
次に、フォトリソグラフィ（foto lithography）等の標準的なレジストパターン形成技術を用いて配線領域５の部分の第１のパッシベーション膜３８にレジストパターンを形成して後、撮像領域３に形成した第１のパッシベーション膜３８をエッチング装置を用いて除去し、その後にこのレジストパターンを除去して、図４に示す如く配線領域５の部分のみが第１のパッシベーション膜３８で覆われた状態とする。
【００２２】
次に、第１のパッシベーション膜３８で覆われた配線領域５の部分および第１のパッシベーション膜３８が除去された撮像領域３の部分に、ＣＶＤ等の薄膜形成の技術により、第２のパッシベーション膜４１を被着し、図１に示す如く撮像領域３が第２のパッシベーション膜４１のみで覆われ、配線領域５が第１のパッシベーション膜３８および第２のパッシベーション膜４１で覆われた状態とする。
【００２３】
すなわち本例によれば、第２のパッシベーション膜４１のみにより撮像領域３を覆うようにしたので、この受光部を構成するフォトダイオードの光学的特性、特に分光を決定する機能の向上を図ることのできる最適厚となるように撮像領域３を覆うパッシベーション膜４１を生成する為には、第２のパッシベーション膜４１の被着厚４３がこの最適厚となるように配線領域５および撮像領域３全面にパッシベーション膜を被着すればよい。
【００２４】
また本例によれば、配線領域５を第１のパッシベーション膜３８および第２のパッシベーション膜４１で覆う構成としたので、第２のパッシベーション膜４１の被着厚４３をこのような最適値にした場合においても、第１のパッシベーション膜３８の被着厚３９と第２のパッシベーション膜４１の被着厚４３を合わせた被着厚４５の値を、第１のパッシベーション膜３８の被着厚３９により容易に最適値に設定することができ、よって本例によれば撮像領域３と配線領域５を夫々最適な被着厚を有するパッシベーション膜で覆うことができる。
【００２５】
また、図１〜図４に示して説明した例においては、遮光金属板２９をシリコン基体１側に接地して、撮像領域３がこの外部環境から受けるストレスを配線領域５が受けるストレスより少なくなるように構成し、第２のパッシベーション膜４１の被着厚４３の値を被着厚４５の値より小さくしても外部環境から受けるストレスにより問題を生じないように構成している。
【００２６】
次に図５，図６を参照しながら、図１〜図４と同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して本発明の撮像装置の他の実施の形態の一例について説明する。
【００２７】
図１〜図４に示した本発明の撮像装置の実施の形態の一例においては、撮像領域３を覆う第２のパッシベーション膜４１の膜厚値４３と配線領域５を覆う第１のパッシベーション膜３８と第２のパッシベーション膜４１を合計した膜厚値４５を異ならしめて、夫々の領域を最適な膜厚値を具備したパッシベーション膜で覆うようにした。
【００２８】
しかしながら本発明においては、このように単に膜厚値を異ならしめることのみに限られることなく、図５に示した如く更に配線領域５を覆う第１のパッシベーション膜４６と配線領域５および撮像領域３の双方を覆う第２のパッシベーション膜４７夫々の膜の種類、膜の材質を相互に異ならしめるようにして本発明の目的を達成するようにしてもよい。
【００２９】
或いは図６に示した如く、図５に示して説明したた如く第１のパッシベーション膜４６と第２のパッシベーション膜４７夫々を被着して後、配線領域５を覆う部分の第２のパッシベーション膜４７を選択的に除去しめることにより本発明の目的を達成するようにしてもよい。
【００３０】
さらにまた本発明においては、第１のパッシベーション膜３８，４６と第２のパッシベーション膜４１，４７の夫々を種類、材質を異にする複数の膜よりなる複合膜で構成することにより本発明の目的を達成するようにしてもよい。
【００３１】
また本例においては、撮像領域３をＩＴ−ＣＣＤで構成した例で本例を説明したが、本発明においては撮像領域３をＩＴ−ＣＣＤで構成した例に限定されることなく、ＦＦ−ＣＣＤ（full frame CCD）、ＦＴ−ＣＣＤ（frame transfer-CCD）、ＦＩＴ−ＣＣＤ（frame interline transfer-CCD）或いは全画素読み出しＩＴ−ＣＣＤ等各種のタイプのＣＣＤ素子でこの領域を構成した場合にも本発明を適用し得る。
【００３２】
さらにまた本発明においては、この領域をこれら各種タイプのＣＣＤ素子で構成した場合に限定されることなく、ＭＯＳ型撮像素子等ＣＣＤ素子以外のタイプの固体撮像素子でこの領域を構成した場合にも本発明を適用し得る。
【００３３】
さらにまた本発明においては、この受光部の前面にマイクロレンズを配設している場合にも本発明を適用し得、またこの受光部の前面側にカラーフィルタを配設した場合にも本発明を適用し得る。
【００３４】
さらにまた本発明においては、この受光部の前面側にカラーフィルタを配設しさらにこのフィルタの前面側にマイクロレンズを配設した場合にも本発明を適用し得る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像領域と配線領域をシリコン基体上に形成した撮像装置において、この撮像領域を覆うパッシベーション膜とこの配線領域を覆うパッシベーション膜を互いに異ならしめることにより、撮像領域を覆うパッシベーション膜による撮像領域の光学的特性、特に分光を決定する機能を容易に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像領域と配線領域の構成を示す断面図である。
【図２】これら領域の形成過程の構成を示す断面図である。
【図３】これら領域のさらに他の形成過程の構成を示す断面図である。
【図４】これら領域のさらに他の形成過程の構成を示す断面図である。
【図５】本発明による撮像領域と配線領域の他の構成を示す断面図である。
【図６】本発明による撮像領域と配線領域の更に他の構成を示す断面図である。
【図７】従来の固体撮像素子の撮像領域および配線領域の要部の説明図である。
【図８】図７にＥ−Ｅで示した部分の断面図である。
【図９】図７にＦ−Ｆで示した部分の断面図である。
【符号の説明】
１‥‥シリコン基体、２‥‥撮像装置、３‥‥撮像領域、５‥‥配線領域、３８，４６‥‥第１のパッシベーション膜、４１，４７‥‥第２のパッシベーション膜
【図１】
0004427829.tif 000002
【図２】
0004427829.tif 000003
【図３】
0004427829.tif 000004
【図４】
0004427829.tif 000005
【図５】
0004427829.tif 000006
【図６】
0004427829.tif 000007
【図７】
0004427829.tif 000008
【図８】
0004427829.tif 000009
【図９】
0004427829.tif 000010