(57)【要約】【課題】受光感度を向上させつつ、転送電極へクロック配線を好適に接続させた固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１０の一主面に延在して互いに平行に配置されるチャネル領域と、上記半導体基板１０の一主面上に上記チャネル領域に交差する方向に延在して互いに平行に配置される転送電極２１と、上記チャネル領域同士の間隙に沿って上記転送電極２１上に配置され、上記転送電極２１に選択的に接続されるクロック配線３０と、を備え、上記クロック配線３０と上記転送電極２１との接続部３１の幅は、上記クロック配線３０の幅よりも大きくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一主面に延在して互いに平行に配置されるチャネル領域と、
上記半導体基板の一主面上に上記チャネル領域に交差する方向に延在して互いに平行に配置される転送電極と、
上記チャネル領域同士の間隙に沿って上記転送電極上に配置され、上記転送電極に選択的に接続されるクロック配線と、を備え、
上記クロック配線と上記転送電極との接続部の幅は、上記クロック配線の幅よりも大きいことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
半導体基板の一主面に延在して互いに平行に配置されるチャネル領域を形成する第１の工程と、
上記半導体基板の一主面上に上記チャネル領域に交差する方向に延在して互いに平行に配置される転送電極を形成する第２の工程と、
上記転送電極を被って絶縁膜を積層する第３の工程と、
上記チャネル領域同士の間隙に沿って上記転送電極上に配置され、上記転送電極に選択的に接続されるクロック配線を形成する第４の工程と、を備え、
上記第４の工程では、上記クロック配線及び上記クロック配線と上記転送電極との接続部をデュアルダマシンプロセスで形成し、かつ、上記接続部の幅を上記クロック配線の幅よりも大きく形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ディジタルカメラやその他の機器の固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサが広く用いられている。そして、このＣＣＤイメージセンサとしては、例えばフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサが知られている。
【０００３】
フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサは、光電変換を行い情報電荷を生成する撮像部と、この生成された情報電荷をフレーム単位で一時的に蓄えておく蓄積部と、同蓄積部に蓄えられた情報電荷を出力部に出力するための水平転送部とを有して構成されている。
【０００４】
図５は、従来の固体撮像素子である上記フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサの撮像部の構造を示す平面図である。図５に示すように、シリコン基板１１０上には図示しないゲート絶縁膜を介して、各画素に対応した転送電極１２１が一方向に延在して互いに平行に配置されている。この転送電極１２１上には層間絶縁膜が形成されており、この層間絶縁膜上には、撮像部から蓄積部への情報電荷の転送方向に沿ってクロック配線１３０が形成されている。これら各クロック配線１３０は、情報電荷の転送方向にそれぞれ位相をずらして、各転送電極１２１の隣接する２つおきに接続部１３１を介して電気的に接続されている。そして、これら各クロック配線１３０に３相の異なる転送クロックφ１〜φ３のいずれかを印加することで、情報電荷の転送方向に隣接する転送電極１２１の２つおき毎に、同一の電圧が印加されるようになる。
【０００５】
図６は、図５の固体撮像素子におけるＡ’−Ａ’線断面図であり、図７は、図５の固体撮像素子におけるＢ’−Ｂ’線断面図である。図５及び図６に示すように、シリコン基板１１０内にＰ型の不純物が注入されてＰウェル１１１が形成されている。そして、このＰウェル１１１には、各画素に対応してＮ型の不純物が注入されたチャネル領域１１２が形成されている。そして、各チャネル領域同士の間隙には分離領域１１３が形成されている。更に、このシリコン基板１１０上には、ゲート絶縁膜１２０を介して転送電極１２１が形成されている。
【０００６】
ここで、各画素に対応するチャネル領域１１２の各々は、Ｐウェル１１１と協働して、光を受光して光電変換する受光画素を構成する。転送電極１２１上には、転送電極１２１へ転送クロックを印加するため、接続部１３１を介したクロック配線１３０が形成されている。
【０００７】
この接続部１３１及びクロック配線１３０の形成方法は、以下の通りである。転送電極１２１上に層間絶縁膜を全面に積層した後、接続部１３１が開口される。そして、この開口部及び層間絶縁膜の上にアルミニウムなどの金属膜を全面に積層した後、周知のエッチング技術を用いてパターンニングすることで、クロック配線１３０及び接続部１３１が形成される。
【０００８】
このような構造からなるＣＣＤイメージセンサに入射する光は、受光画素を構成するチャネル領域１１２に入射され、ここで光電変換されて情報電荷が生成される。そして、受光画素で生成された情報電荷は、クロック配線１３０から接続部１３０ａを介して転送電極１２１に転送クロックφ１〜φ３が印加されることで、順次転送されていく。
【特許文献１】特開２００５−１０１４８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このようなＣＣＤイメージセンサでは、クロック配線１３０の上に入射された光はチャネル領域１１２へ入射されることはなく、光電変換には寄与しないため、受光感度が低下すると言う問題がある。しかし、開口された接続部１３１に金属膜を全面に積層しエッチングする場合には、接続部１３１の開口サイズに対して製造ばらつきを考慮した大きさを持ってクロック配線１３０のエッチングをしなければならない。すなわち、クロック配線の幅は、接続部１３１の幅よりも大きくせざるを得ない。
【００１０】
なお、上記フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに限らず、光電変換機能を有する固体撮像素子にあっても、上述したような課題は概ね共通したものとなっている。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その目的は、受光感度を向上させつつ、転送電極へクロック配線を好適に接続させた固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体基板の一主面に延在して互いに平行に配置されるチャネル領域と、上記半導体基板の一主面上に上記チャネル領域に交差する方向に延在して互いに平行に配置される転送電極と、上記チャネル領域同士の間隙に沿って上記転送電極上に配置され、上記転送電極に選択的に接続されるクロック配線と、を備え、上記クロック配線と上記転送電極との接続部の幅は、上記クロック配線の幅よりも大きい固体撮像素子である。
【００１３】
また、本発明は、半導体基板の一主面に延在して互いに平行に配置されるチャネル領域を形成する第１の工程と、上記半導体基板の一主面上に上記チャネル領域に交差する方向に延在して互いに平行に配置される転送電極を形成する第２の工程と、上記転送電極を被って絶縁膜を積層する第３の工程と、上記チャネル領域同士の間隙に沿って上記転送電極上に配置され、上記転送電極に選択的に接続されるクロック配線を形成する第４の工程と、を備え、上記第４の工程では、上記クロック配線及び上記クロック配線と上記転送電極との接続部をデュアルダマシンプロセスで形成し、かつ、上記接続部の幅を上記クロック配線の幅よりも大きく形成する固体撮像素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受光感度を向上させつつ、転送電極へクロック配線を好適に接続させた固体撮像素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる固体撮像素子をフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに具体化した実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施の形態に係るＣＣＤイメージセンサも基本的には先の図５〜図７に示したものと同様であるため、その同様の構成についての詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１は、本実施の形態における固体撮像素子であるフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサの撮像部の構造を示す平面図である。この図１に示すように、シリコン基板１０上には図示しないゲート絶縁膜を介して、各画素に対応した転送電極２１が一方向に延在して互いに平行に配置されている。この転送電極２１上には層間絶縁膜が形成されており、この層間絶縁膜上には、撮像部から蓄積部への情報電荷の転送方向に沿ってクロック配線３０が形成されている。これら各クロック配線３０は、情報電荷の転送方向にそれ
ぞれ位相をずらして、各転送電極２１の隣接する２つおきに接続部３１によって電気的に接続されている。
【００１７】
図２は、図１の固体撮像素子におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１の固体撮像素子におけるＢ−Ｂ線断面図である。図２及び図３に示すように、シリコン基板１０内にＰ型の不純物が注入されてＰウェル１１が形成されている。そして、このＰウェル１１には、各画素に対応してＮ型の不純物が注入されたチャネル領域１２が形成されている。そして、各チャネル領域同士の間隙には分離領域１３が形成されている。更に、このシリコン基板１０上には、ゲート絶縁膜２０を介して転送電極２１が形成されている。そして、転送電極２１上には、転送電極２１へ転送クロックを印加するため、接続部３１を介したクロック配線３０が形成されている。
【００１８】
この接続部３１及びクロック配線３０の形成方法は、以下の通りである。転送電極２１上に層間絶縁膜を全面に積層した後、転送電極２１への接続部３１を開口する。そして、チャネル領域同士の間隙に沿って転送電極２１よりも浅い溝を周知のエッチング技術を用いてパターンニングすることで形成する。その後、接続部３１の開口部及び上記の浅い溝を含む全面に金属膜を積層し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）により層間絶縁膜上の余分な金属膜を除去することにより、クロック配線３０及び接続部３１が形成される。上述のように、本実施の形態では、いわゆるデュアルダマシンプロセスにより、クロック配線３０及び接続部３１を形成している。
【００１９】
図４は、本実施の形態におけるクロック配線３０、転送電極２１、および接続部３１の斜視図である。図４に示すように、クロック配線３０から転送電極２１への接続部３１は、そのサイズが長さＬ１、幅Ｗ１、深さｄ１であり、クロック配線３０は、幅Ｗ２、深さｄ２である。このとき、クロック配線３０の深さｄ２は、接続部３１の深さｄ１よりも浅く形成されている。また、接続部３１の幅Ｗ１は、クロック配線３０の幅Ｗ２よりも大きく形成されている。
【００２０】
このように本発明の実施の形態によれば、接続部３０のサイズを従来と同様に保持したまま、クロック配線３０の幅を接続部３１の幅よりも小さくしている。そのため、クロック配線３０と転送電極２１との接続抵抗を大きくすることが無い。一方、クロック配線３０の幅を従来よりも細くしているため、固体撮像素子に入射する光をより多く受光画素へ導くことができ受光感度を向上させることができる。
【００２１】
上記実施の形態では、フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用する場合について示したが、インターライン・トランスファ型等の他のＣＣＤイメージセンサについても同様に本発明を適用することができる。また、ＣＣＤイメージセンサに限らず、光電変換機能を有するＣＭＯＳイメージセンサ等の他の固体撮像素子についても本発明を適用することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明にかかる固体撮像素子の実施の形態についてその構造を示す平面図。
【図２】図１の実施の形態におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の実施の形態におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】図１の実施の形態におけるクロック配線の転送電極との接続部の斜視図。
【図５】従来の固体撮像素子についてその構造を示す平面図。
【図６】図５の固体撮像素子におけるＡ’−Ａ’線断面図。
【図７】図５の固体撮像素子におけるＢ’−Ｂ’線断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０：固体撮像素子
１１：Ｐウェル
１２：チャネル領域
１３：分離領域
２０：ゲート絶縁膜
２１：転送電極
３０：クロック配線
３１：接続部
【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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