JPH08306902A - Solid-state image sensor - Google Patents
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、集積された受光素子
アレイと該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理を行
う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device in which an integrated light-receiving element array and peripheral circuits for driving the light-receiving element array and / or signal processing are formed on the same substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受
光素子からなる固体撮像装置は、種々の構成のものが提
案されている。例えば、特開昭６１−８４０５９号公報
には、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有し且つ内部増幅機能を
有するＣＭＤを受光素子として用いた固体撮像装置が開
示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various solid-state image pickup devices having a light receiving element having a MIS type light receiving / accumulating portion have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-84059 discloses a solid-state image pickup device using a CMD having a MIS type light receiving / accumulating portion and having an internal amplification function as a light receiving element.
【０００３】次に、従来のＭＩＳ型構造のＣＭＤ受光素
子を用いた固体撮像装置について説明する。図５は、本
件出願人が先に提案した既知のＣＭＤを受光素子として
用いた固体撮像装置の一画素部分の構成を示す断面図で
ある。図５において、101 はｐ- 型半導体基板で、102
は半導体基板101 上にエピタキシャル法等により成長し
たｎ- 型エピタキシャル層からなるｎ- 型チャネル層で
ある。103 は該ｎ- 型チャネル層102 の表面に形成した
ゲート酸化膜で、該ゲート酸化膜103 の厚さは200 〜50
0 Åである。104 はゲート酸化膜103 上に形成したゲー
ト電極で、例えばポリシリコン等で約1000Å以下の膜厚
で形成されている。105 はゲート電極104 上に形成され
たシリコン酸化膜である。106 ，107 は、それぞれｎ+
型ソース拡散層とｎ+ 型ドレイン拡散層で、上記表面全
体にシリコン酸化膜105 が形成されたゲート電極104 に
対して、自己整合的に形成される。108 はｎ+ 型ソース
拡散層106 上に形成されたソース電極である。Next, a solid-state image pickup device using a conventional CMD type CMD light receiving element will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of one pixel portion of a solid-state imaging device using a known CMD previously proposed by the applicant of the present application as a light receiving element. In FIG. 5, 101 is a p − type semiconductor substrate, and 102
Is an n − type channel layer formed of an n − type epitaxial layer grown on the semiconductor substrate 101 by an epitaxial method or the like. 103 is a gate oxide film formed on the surface of the n − type channel layer 102, and the thickness of the gate oxide film 103 is 200 to 50.
0Å. Reference numeral 104 denotes a gate electrode formed on the gate oxide film 103, which is made of, for example, polysilicon or the like and has a film thickness of about 1000 Å or less. Reference numeral 105 is a silicon oxide film formed on the gate electrode 104. 106 and 107 are n +
The type source diffusion layer and the n + type drain diffusion layer are formed in self-alignment with the gate electrode 104 having the silicon oxide film 105 formed on the entire surface. Reference numeral 108 denotes a source electrode formed on the n + type source diffusion layer 106.
【０００４】次に、このように構成されたＣＭＤ受光素
子の動作を簡単に説明する。図５において、ゲート電極
104 の上方から入射される入射光109 により、ｎ- 型チ
ャネル層102 中で信号電荷を発生させ、この信号電荷
（正孔）をゲート電極104 の直下のｎ- 型チャネル層10
2 の表面に蓄積する。そしてこの信号電荷の蓄積によ
り、ｎ- 型チャネル層102 内を流れるｎ+ 型ソース拡散
層106 とｎ+ 型ドレイン拡散層107 間の電子電流を変調
するようになっている。Next, the operation of the CMD light receiving element thus constructed will be briefly described. In FIG. 5, the gate electrode
The incident light 109 is incident from above the 104, n - -type channel layer 102 generates a signal charge in, n directly below the signal charges (holes) of the gate electrode 104 - -type channel layer 10
Accumulates on the surface of 2. The accumulation of the signal charges modulates the electron current flowing between the n + type source diffusion layer 106 and the n + type drain diffusion layer 107 flowing in the n − type channel layer 102.
【０００５】図６は、このような構成のＣＭＤ受光素子
を集積した受光素子アレイとその周辺回路とを同一基板
上に形成してなる固体撮像装置の、受光素子アレイ領域
201と周辺回路領域202 の一部を示す概略断面図であ
る。なお、ここでは周辺回路はｎＭＯＳＦＥＴをスイッ
チとして用いている例を示している。ＣＭＤ受光素子20
3 はｎ+ 拡散層（ソース）204 ，ｎ+ 拡散層（ドレイ
ン）205 ，ポリシリコンゲート209 で構成されており、
ＣＭＤ受光素子203 からの出力は図示していない配線に
よって、周辺回路のスイッチを構成するｎＭＯＳＦＥＴ
207 の一方のｎ+ 拡散層208 に至る。ｎＭＯＳＦＥＴ20
7 からは、ポリシリコンゲート209 の所定の電位により
他方のｎ+ 拡散層210 からコンタクトホール211 のアル
ミニウムを介して、信号配線である第１アルミニウム層
212 に出力される。そして第１アルミニウム層212 の上
方に形成されている中間膜213 とパッシベーション膜21
4 の間には、遮光膜となる第３アルミニウム層215 が形
成されていて、受光素子アレイ領域201 の一部及び周辺
回路領域202 上を遮光している。ここで、受光素子アレ
イ領域201 の一部を遮光するのは、遮光受光素子216 よ
りＯＢ（オプティカルブラック）のレベルを導出するた
めであり、周辺回路領域202 上を遮光するのは、光の入
射によるリーク電流を防ぐためである。FIG. 6 shows a light-receiving element array region of a solid-state image pickup device in which a light-receiving element array in which CMD light-receiving elements having such a structure are integrated and its peripheral circuit are formed on the same substrate.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of 201 and a peripheral circuit region 202. Here, the peripheral circuit shows an example in which nMOSFETs are used as switches. CMD light receiving element 20
3 includes an n + diffusion layer (source) 204, an n + diffusion layer (drain) 205, and a polysilicon gate 209,
The output from the CMD light receiving element 203 is an nMOSFET that constitutes a switch of a peripheral circuit by a wiring not shown.
One of the n + diffusion layers 208 is reached. nMOSFET 20
From the 7th, the first aluminum layer which is a signal wiring from the other n + diffusion layer 210 through the aluminum of the contact hole 211 by the predetermined potential of the polysilicon gate 209.
It is output to 212. Then, the intermediate film 213 and the passivation film 21 formed above the first aluminum layer 212.
A third aluminum layer 215, which serves as a light-shielding film, is formed between the regions 4, and shields a part of the light-receiving element array region 201 and the peripheral circuit region 202. Here, a part of the light receiving element array area 201 is shielded from light in order to derive the level of OB (optical black) from the light shielding light receiving element 216, and the light is blocked from entering the peripheral circuit area 202. This is to prevent a leak current due to.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
構成のＣＭＤ受光素子を用いた固体撮像装置において
は、層間膜とパッシベーション膜との間に、シリコンを
含まない第３アルミニウム層を形成して、受光素子アレ
イ領域の一部を遮光している。ここで、遮光膜としてシ
リコンを含まないアルミニウム層を用いているのは、例
えば、配線材料としてよく用いられているアルミニウム
（シリコン１％含有）を使うと、シンター等の熱工程に
より、アルミニウム層中のシリコンがノジュールとして
析出して、光を局部的ではあるが通してしまうからであ
る。By the way, in the solid-state imaging device using the CMD light receiving element having the above-mentioned conventional structure, a third aluminum layer containing no silicon is formed between the interlayer film and the passivation film. A part of the light receiving element array region is shielded from light. Here, the aluminum layer containing no silicon is used as the light-shielding film because, for example, when aluminum (containing 1% of silicon) which is often used as a wiring material is used, the aluminum layer in the aluminum layer is heated by a thermal process such as sintering. Of silicon is deposited as nodules and allows light to pass through locally.
【０００７】一方、固体撮像装置においては、ノイズを
減らすために出力容量を減少させることが求められてい
る。ここで、出力容量とは、ＣＭＤ受光素子のソース電
流を外部に取り出す信号配線の容量のことで、従来は、
この信号配線を上記のように１層目のアルミニウム層で
構成している。出力容量を低減するのに有力な手段とし
て、信号配線を３層目のアルミニウム層で構成すること
がある。これは、電位の決まった他の配線等との距離が
大きくなり、配線容量を低減できるからである。On the other hand, in the solid-state image pickup device, it is required to reduce the output capacitance in order to reduce noise. Here, the output capacitance is the capacitance of the signal wiring for extracting the source current of the CMD light receiving element to the outside, and conventionally,
The signal wiring is formed of the first aluminum layer as described above. As an effective means for reducing the output capacitance, there is a case where the signal wiring is composed of a third aluminum layer. This is because the distance from another wiring or the like having a fixed potential is increased and the wiring capacitance can be reduced.
【０００８】しかしながら、信号配線は下層のｎＭＯＳ
ＦＥＴを構成するｎ+ 拡散層と接続されているので、ア
ルミニウムとシリコンの合金化によるスパイク等の問題
を防ぐために、信号配線にはシリコンを含有するアルミ
ニウムを使用する必要がある。したがって、遮光膜とし
て用いる第３アルミニウム層をシリコンを含有するアル
ミニウムで形成すると、このアルミニウム層は遮光の機
能が必要であるのに、前述のようにシリコンのノジュー
ルの析出により、光を通してしまうという問題が生じ
る。However, the signal wiring is a lower layer nMOS.
Since it is connected to the n + diffusion layer forming the FET, it is necessary to use aluminum containing silicon for the signal wiring in order to prevent problems such as spikes due to alloying of aluminum and silicon. Therefore, when the third aluminum layer used as the light-shielding film is formed of aluminum containing silicon, the aluminum layer needs a light-shielding function, but as described above, light is transmitted through the deposition of silicon nodules. Occurs.
【０００９】本発明は、従来の固体撮像装置における上
記問題点を解消するためになされたもので、請求項１記
載の発明は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアル
ミニウムの合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さ
く光透過率が０となる、一体的な遮光膜と周辺回路の少
なくとも信号配線とを備えた固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、一層確実に光透過率を０とすることが
可能な、一体的な遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配
線とを備えた固体撮像装置を提供することを目的とす
る。請求項３記載の発明は、周辺回路のコンタクト部で
シリコンとアルミニウムの合金スパイクが発生せず且つ
出力容量が小さく光透過率が０となる、一体的な遮光膜
と周辺回路の少なくとも信号配線とを備えた固体撮像装
置を提供することを目的とする。請求項４記載の発明
は、周辺回路のコンタクト部でシリコンとアルミニウム
の合金スパイクが発生せず且つ出力容量が小さく光透過
率が０となる、遮光膜と周辺回路の少なくとも信号配線
の機能を有する単層膜を備えた固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems in the conventional solid-state image pickup device, and the invention according to claim 1 does not generate alloy spikes of silicon and aluminum at the contact portion of the peripheral circuit. Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that has a small output capacitance and a zero light transmittance and that includes an integrated light-shielding film and at least signal wiring of a peripheral circuit. A second aspect of the present invention is the solid-state image pickup device according to the first aspect, which includes an integral light-shielding film and at least signal wiring of a peripheral circuit, which can more surely set the light transmittance to zero. The purpose is to provide. According to a third aspect of the present invention, an integrated light-shielding film and at least signal wiring of the peripheral circuit are provided, in which an alloy spike of silicon and aluminum does not occur at the contact portion of the peripheral circuit, the output capacitance is small, and the light transmittance is 0. An object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device including the. The invention according to claim 4 has at least the function of the light-shielding film and the signal wiring of the peripheral circuit, in which the alloy spike of silicon and aluminum does not occur in the contact portion of the peripheral circuit, the output capacitance is small, and the light transmittance is 0. It is an object to provide a solid-state imaging device including a single layer film.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続されたシリコンを含有す
るアルミニウム層を下層とし、遷移金属の窒化物層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。In order to solve the above problems, the present invention according to claim 1 provides an integrated light receiving element array, and a peripheral circuit for driving the light receiving element array and / or performing signal processing. In a solid-state imaging device formed by forming on the same substrate, a light-shielding film that shields a part of the light-receiving element array and a peripheral circuit, and a signal for extracting at least an output signal from the light-receiving element array in the peripheral circuit to the outside. The wiring and the wiring are integrally formed by a laminated film in which an aluminum layer containing silicon connected to a peripheral circuit is a lower layer and a nitride layer of a transition metal is an upper layer.
【００１１】遷移金属、例えばＴi ，Ｈf ，Ｗ，Ｍo ，
Ｎi ，Ｃr ，Ｚr などの窒化物は侵入型の固溶体なの
で、金属の性質を維持していて光透過率は０である。ま
た遷移金属の窒化物は同じ理由でシリコンの拡散係数が
非常に小さいために、アルミニウムと接触していても下
層のｎ+ 拡散層からシリコンを吸い上げることがない。
したがって、上記のようにシリコンを含有するアルミニ
ウム層を下層として遷移金属の窒化物層を上層とした積
層膜で遮光膜と信号配線とを構成することにより、シリ
コンのノジュール析出は生ぜず光の透過率は０を保持す
ることができ、またシリコン含有のアルミニウム層を用
いているので、シリコンとアルミニウムの合金スパイク
の発生も防止でき、しかも積層膜は他の配線等との距離
を大にすることができるので、出力容量も低減すること
が可能となる。Transition metals such as Ti, Hf, W, Mo,
Nitrides such as Ni, Cr, and Zr are interstitial solid solutions, and therefore maintain the properties of metal and have a light transmittance of zero. Further, since the transition metal nitride has a very small diffusion coefficient of silicon for the same reason, it does not suck up silicon from the lower n + diffusion layer even if it is in contact with aluminum.
Therefore, as described above, by forming the light-shielding film and the signal wiring with a laminated film in which the aluminum layer containing silicon is the lower layer and the nitride layer of the transition metal is the upper layer, nodule precipitation of silicon does not occur and light transmission is achieved. The rate can be maintained at 0, and since an aluminum layer containing silicon is used, it is possible to prevent the generation of alloy spikes of silicon and aluminum, and the laminated film has a large distance from other wirings. Therefore, the output capacity can be reduced.
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の固
体撮像装置において、前記積層膜の上層に更にシリコン
を含まないアルミニウム層を積層し、前記遮光膜及び周
辺回路の少なくとも信号配線とを一体的に形成するもの
である。上記Ｔi 等の遷移金属の窒化物は非常に反応性
が高いために、膜形成法の条件によっては膜中に酸素を
含んでしまう場合があり、光透過率は０とはならない。
しかし、前述のようにシリコンの拡散係数は小さいので
アルミニウムと接触してもシリコンの吸い上げはない。
したがって、上記のように請求項１記載の積層膜の上層
の窒化物層の上に更にシリコンを含まないアルミニウム
層を積層することにより、このアルミニウム層は光を通
さないので、積層膜全体としては完全に光透過率を０と
することが可能となる。According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, an aluminum layer containing no silicon is further laminated on the laminated film, and the light shielding film and at least the signal wiring of the peripheral circuit are provided. It is formed integrally. Since the above-mentioned nitrides of transition metals such as Ti are very reactive, oxygen may be contained in the film depending on the conditions of the film forming method, and the light transmittance does not become zero.
However, since the diffusion coefficient of silicon is small as described above, even if it contacts aluminum, it does not suck up silicon.
Therefore, by laminating an aluminum layer containing no silicon on the upper nitride layer of the laminated film according to claim 1 as described above, the aluminum layer does not transmit light. It is possible to completely set the light transmittance to 0.
【００１３】請求項３記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、周辺回路に接続された遷移金属の窒化物
層を下層とし、シリコンを含まないアルミニウム層を上
層とした積層膜で一体的に形成するものである。上記の
ように、Ｔi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散防
止層となる。したがって上記請求項３記載の発明のよう
に、遷移金属の窒化物層を下層としシリコンを含有しな
いアルミニウム層を上層とする積層膜を設けることによ
り、シリコンのノジュールが析出せず光の透過率を０と
することができる。特に遷移金属のうち、Ｃr やＺr の
窒化物のように比較的反応性が低いために酸素が入りに
くい窒化物層を用いた場合は、窒化物層自体が光の透過
率が０となるので、積層膜の上層にはシリコンを含有す
るアルミニウムを用いてもよい。いずれの場合も窒化物
層の抵抗は比較的高くなるが、アルミニウム層を積層し
た積層膜全体としては抵抗は低くなるので、この積層膜
を信号配線として使用できる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device comprising an integrated light-receiving element array and a peripheral circuit for driving the light-receiving element array and / or performing signal processing on the same substrate. A nitride layer of a transition metal in which a light shielding film that shields a part of the element array and the peripheral circuit and a signal wiring for taking out at least an output signal from the light receiving element array in the peripheral circuit to the outside are connected to the peripheral circuit. As a lower layer and an aluminum layer not containing silicon as an upper layer are integrally formed by a laminated film. As described above, the nitride of transition metal such as Ti serves as a diffusion barrier layer for silicon. Therefore, by providing a laminated film having the nitride layer of the transition metal as the lower layer and the aluminum layer containing no silicon as the upper layer as in the invention described in claim 3, the nodule of the silicon is not deposited and the light transmittance is improved. It can be zero. Particularly, when a nitride layer such as a nitride of Cr or Zr, which has relatively low reactivity and does not allow oxygen to enter, is used, the nitride layer itself has a light transmittance of 0. Alternatively, aluminum containing silicon may be used as the upper layer of the laminated film. In either case, the resistance of the nitride layer is relatively high, but the resistance is low for the entire laminated film in which the aluminum layers are laminated, so that this laminated film can be used as a signal wiring.
【００１４】請求項４記載の発明は、集積された受光素
子アレイと、該受光素子アレイの駆動及び又は信号処理
を行う周辺回路とを同一基板上に形成してなる固体撮像
装置において、前記受光素子アレイの一部及び周辺回路
を遮光する遮光膜と、周辺回路における少なくとも前記
受光素子アレイからの出力信号を外部に取り出すための
信号配線とを、最上層に配置したシリコンを含まない単
層のアルミニウム層で一体的に形成し、その下層の中間
配線とのビアホール、あるいは中間配線間のビアホー
ル、あるいは中間配線と周辺回路を構成するｎ+ 拡散層
とのコンタクトホールの一部あるいは全部を、遷移金属
の窒化物で埋め込んで構成するものである。前述のよう
にＴi 等の遷移金属の窒化物はシリコンの拡散係数が非
常に小さい。したがって上記請求項４記載の発明のよう
に、ビアホールあるいはコンタクトホールの一部あるい
は全部に遷移金属の窒化物を埋め込むことにより、それ
より上層にはシリコンが拡散することがなく、したがっ
て、最上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層
にはシリコンノジュールが析出することがなく、光の透
過率を０に維持したまま信号配線として用いることがで
きる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device in which an integrated light-receiving element array and a peripheral circuit for driving the light-receiving element array and / or signal processing are formed on the same substrate. A light-shielding film for shielding a part of the element array and the peripheral circuit, and a signal wiring for taking out at least an output signal from the light-receiving element array in the peripheral circuit to the outside are formed in a single layer not containing silicon. The aluminum layer is integrally formed, and a part or all of the via hole with the intermediate wiring in the lower layer, the via hole between the intermediate wirings, or the contact hole with the intermediate wiring and the n + diffusion layer forming the peripheral circuit is transitioned. It is constructed by embedding a metal nitride. As described above, nitrides of transition metals such as Ti have a very small diffusion coefficient of silicon. Therefore, by embedding a transition metal nitride in a part or all of the via hole or the contact hole as in the invention described in claim 4, silicon is not diffused in an upper layer, and therefore, the uppermost layer is prevented. Silicon nodules do not deposit on the single-layer aluminum layer that does not contain silicon, and it can be used as a signal wiring while keeping the light transmittance at zero.
【００１５】[0015]
【実施例】次に実施例について説明する。図１は本発明
に係る固体撮像装置の第１実施例を示す概略断面図であ
る。図１において、１はＣＭＤ受光素子３からなる受光
素子アレイ領域、２はスイッチ用ｎＭＯＳＦＥＴ７等か
らなる周辺回路領域を示している。ＣＭＤ受光素子３は
ｎ+ 拡散層（ソース）４，ｎ+ 拡散層（ドレイン）５，
ポリシリコンゲート６で構成されており、ＣＭＤ受光素
子３からの出力は図示していない配線によって、周辺回
路のｎＭＯＳＦＥＴ７の一方のｎ+ 拡散層８に入力され
るようになっている。そしてｎＭＯＳＦＥＴ７からは、
ポリシリコンゲート９の所定の電位により他方のｎ+ 拡
散層10から、アルミニウムからなるコンタクトホール11
を介して第１アルミニウム層12へ、更にビアホール13を
介して第２アルミニウム層14へ、更にビアホール15を介
して遮光膜及び信号配線となる第３アルミニウム層16へ
出力される。以上の第１，第２及び第３アルミニウム層
は、シリコンとアルミニウムの合金スパイクの発生を防
止するために、いずれもシリコンを含有しており、した
がって、このままでは信号配線となる第３アルミニウム
層16中にはシリコンノジュールが析出するため、光を通
してしまう。そこで、本実施例においては、第３アルミ
ニウム層16上に、反応性スパッタ法により窒化チタン層
17を、約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの厚さで
形成し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配
線領域の窒化チタン層17を、フォト／エッチングにより
残存させ、窒化チタン層17と第３アルミニウム層16の積
層膜18を形成する。なお、19は層間膜、20はパッシベー
ション膜を示している。EXAMPLES Next, examples will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a light receiving element array region including the CMD light receiving element 3, and 2 indicates a peripheral circuit region including a switching nMOSFET 7 and the like. The CMD light receiving element 3 has an n + diffusion layer (source) 4, an n + diffusion layer (drain) 5,
It is composed of a polysilicon gate 6, and the output from the CMD light receiving element 3 is input to one n + diffusion layer 8 of the nMOSFET 7 in the peripheral circuit by a wiring not shown. And from the nMOSFET 7,
A contact hole 11 made of aluminum is formed from the other n + diffusion layer 10 by a predetermined potential of the polysilicon gate 9.
To the first aluminum layer 12, via the via hole 13 to the second aluminum layer 14, and via the via hole 15 to the third aluminum layer 16 serving as a light-shielding film and a signal wiring. The above first, second and third aluminum layers all contain silicon in order to prevent the generation of alloy spikes of silicon and aluminum. Therefore, the third aluminum layer 16 which will be the signal wiring as it is is as it is. Since silicon nodules are deposited inside, light passes through. Therefore, in this embodiment, a titanium nitride layer is formed on the third aluminum layer 16 by the reactive sputtering method.
17 is formed to a thickness of about 500 Å to 5000 Å, preferably about 2000 Å, and the titanium nitride layer 17 in the upper region of the light receiving element region and the signal wiring region to be shielded from light is left by photo / etching to form a titanium nitride layer. A laminated film 18 of 17 and the third aluminum layer 16 is formed. Incidentally, 19 is an interlayer film, and 20 is a passivation film.
【００１６】このように構成した積層膜18を設けること
により、上層の窒化チタン層17はシリコンを吸い上げ
ず、且つ光を通さないので、合金スパイクの心配がない
上に、出力容量も低く、遮光特性に優れた固体撮像装置
を実現することができる。By providing the laminated film 18 having such a structure, the upper titanium nitride layer 17 does not suck up silicon and does not allow light to pass therethrough. Therefore, there is no fear of alloy spikes, the output capacitance is low, and light is shielded. It is possible to realize a solid-state imaging device having excellent characteristics.
【００１７】次に第２実施例について説明する。図２は
第２実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明は省略する。この実施例は、信号配線となる第
３アルミニウム層16の上に、第１実施例と同様に、反応
性スパッタ法により窒化チタン層17を約500 Å〜5000
Å，好ましくは約1000Åの膜厚で形成し、更にその上に
スパッタ法によりシリコンを含まないアルミニウム層21
を約500 Å〜5000Å，好ましくは約2000Åの膜厚で形成
し、遮光すべき受光素子領域の上方領域及び信号配線領
域の窒化チタン層17及びアルミニウム層21を、フォト／
エッチングにより残存させ、シリコンを含まないアルミ
ニウム層21と窒化チタン層17とシリコンを含有する第３
アルミニウム層16からなる積層膜22を形成するものであ
る。Next, a second embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment, in which the same or corresponding members as those of the first embodiment shown in FIG.
The description is omitted. In this embodiment, a titanium nitride layer 17 is formed on the third aluminum layer 16 serving as a signal wiring in the same manner as in the first embodiment by a reactive sputtering method to a thickness of about 500Å to 5000.
Å, preferably formed with a thickness of about 1000 Å, on which the aluminum layer 21 containing no silicon by sputtering
Is formed with a film thickness of about 500Å to 5000Å, preferably about 2000Å, and the titanium nitride layer 17 and the aluminum layer 21 in the upper region of the light receiving element region and the signal wiring region to be shielded from light are
Third layer containing silicon and aluminum layer 21, titanium nitride layer 17, and silicon, which are left by etching.
The laminated film 22 made of the aluminum layer 16 is formed.
【００１８】窒化チタン層は非常に反応性が高いため、
膜中に酸素を含んで光透過率が０とはならなくなる場合
があるが、本実施例では窒化チタン層の上に更にシリコ
ンを含まないアルミニウム層を形成して積層膜を構成し
ており、しかも最上層のシリコンを含まないアルミニウ
ム層には窒化チタン層によりシリコンの拡散は及ばない
ので、完全に光透過率を０に保持することが可能とな
る。Since the titanium nitride layer is very reactive,
Although there is a case where the film contains oxygen and the light transmittance does not become 0, in this embodiment, an aluminum layer containing no silicon is further formed on the titanium nitride layer to form a laminated film, Moreover, since the titanium nitride layer does not allow the diffusion of silicon to the uppermost silicon-free aluminum layer, the light transmittance can be completely maintained at zero.
【００１９】次に第３実施例について説明する。図３は
第３実施例を示す概略断面図で、図１に示した第１実施
例と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、
その説明を省略する。この実施例においては、信号配線
となる第３アルミニウム層を形成する前に、第２のビア
ホールに接続して窒化チタン層23を、反応性スパッタ法
により約500 Å〜5000Å，好ましくは約1000Åの膜厚で
形成し、その上にシリコンを含有しない第３アルミニウ
ム層24を、スパッタ法により約1000Å〜10000Å，好ま
しくは約8000Åの膜厚で形成し、積層膜25を構成するも
のである。Next, a third embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment, in which the same or corresponding members as those of the first embodiment shown in FIG.
The description is omitted. In this embodiment, the titanium nitride layer 23 is connected to the second via hole before the formation of the third aluminum layer to be the signal wiring, and the titanium nitride layer 23 is formed by the reactive sputtering method at about 500Å to 5000Å, preferably about 1000Å. The third aluminum layer 24 containing no silicon is formed to a film thickness of about 1000Å to 10000Å, preferably about 8000Å by sputtering to form the laminated film 25.
【００２０】このように構成した積層膜においても、下
層の窒化チタン層により上層の第３アルミニウム層には
シリコンの析出が生じないので、上層のアルミニウム層
の光透過率を０とすることができ、またアルミニウム層
とシリコンの合金化によるスパイク等の問題も生ぜず、
出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置が得られ
る。Also in the laminated film thus constructed, since the lower titanium nitride layer does not cause the deposition of silicon in the upper third aluminum layer, the light transmittance of the upper aluminum layer can be made zero. In addition, there is no problem such as spikes due to alloying of aluminum layer and silicon,
It is possible to obtain a solid-state imaging device having a low output capacitance and excellent light-shielding characteristics.
【００２１】次に第４実施例について説明する。図４は
第４実施例を示す概略断面図で、この実施例においても
図１に示した第１実施例と同一又は対応する部材には同
一符号を付して、その説明を省略する。この実施例にお
いては、遮光膜及び信号配線として単層のシリコンを含
有しない第３アルミニウム層31で構成し、第２アルミニ
ウム層13と第３アルミニウム層31とを接続する第２ビア
ホール32をチタン窒化物を埋め込んで構成するものであ
る。この第２ビアホール内のチタン窒化物は、低圧の選
択ＣＶＤ法により、第２ビアホール内のアルミニウムの
露出した部分にのみ、約500 Å〜１μｍ，好ましくは約
8000Åの膜厚で形成される。Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment. In this embodiment as well, members which are the same as or correspond to those in the first embodiment shown in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted. In this embodiment, the light-shielding film and the signal wiring are composed of a single layer of a third aluminum layer 31 containing no silicon, and the second via hole 32 connecting the second aluminum layer 13 and the third aluminum layer 31 is titanium nitrided. It is configured by embedding things. The titanium nitride in the second via hole is about 500 Å to 1 μm, preferably about about 3 μm, only in the exposed portion of aluminum in the second via hole by the low pressure selective CVD method.
It is formed with a film thickness of 8000Å.
【００２２】このように構成した第４実施例において
は、第２ビアホール32内に設けられたチタン窒化物によ
り、下方からのシリコンの移動は阻止されるので、第３
アルミニウム層にはシリコンのノジュールが析出せず、
光透過率を０とすることができる。また合金スパイクの
発生のおそれがなく、出力容量の低い遮光特性の優れた
固体撮像装置を実現することができる。In the fourth embodiment thus constructed, the titanium nitride provided in the second via hole 32 blocks the movement of silicon from below, so that the third embodiment
Silicon nodules do not precipitate on the aluminum layer,
The light transmittance can be zero. Further, it is possible to realize a solid-state imaging device having a low output capacitance and excellent light-shielding characteristics without the risk of alloy spikes.
【００２３】上記第４実施例では、第２ビアホールのみ
にチタン窒化物を設けたものを示したが、第１ビアホー
ルあるいはコンタクトホールに単独に設けたり、あるい
は第２ビアホールを含め、それらを組み合わせて設ける
ようにしても、同様な効果が得られるのは言うまでもな
い。In the above fourth embodiment, the titanium nitride is provided only in the second via hole, but it may be provided in the first via hole or the contact hole alone, or the second via hole may be included and combined. Needless to say, even if it is provided, the same effect can be obtained.
【００２４】なお、上記各実施例においては、遷移金属
の窒化物としてチタン窒化物を用いたものを示したが、
他の遷移金属、例えばＣr ，Ｍo ，Ｎi ，Ｚr ，Ｈf ，
Ｗ等の窒化物を用いることもでき、同様な効果が得られ
る。また、積層膜の各層あるいは第３アルミニウムの膜
厚についても不連続膜にならない限り、どのような膜厚
としてもよい。更にまた、上記各実施例においては、周
辺回路の信号配線を対象にして説明を行ったが、他の配
線についても同様な構成を適用しても支障のないことは
言うまでもない。In each of the above embodiments, titanium nitride is used as the nitride of the transition metal.
Other transition metals such as Cr, Mo, Ni, Zr, Hf,
A nitride such as W can also be used, and the same effect can be obtained. Further, the film thickness of each layer of the laminated film or the third aluminum may be any film thickness as long as it is not a discontinuous film. Furthermore, in each of the above-described embodiments, the description has been made for the signal wiring of the peripheral circuit, but it goes without saying that there is no problem even if the same configuration is applied to other wirings.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項１記載の発明によれば、遮光膜と周辺回路の少な
くとも信号配線を、シリコンを含有するアルミニウム層
を下層とし、遷移金属の窒化物層を上層とした積層膜で
構成したので、シリコンを含むアルミニウム層が周辺回
路を構成する拡散層からシリコンを吸い上げて、アルミ
ニウムとシリコンの合金化によるスパイクを発生させる
おそれはなく、また遷移金属の窒化物層により光を透過
せず、また信号配線は遮光膜と一体的に最上層に形成さ
れるので、出力容量も低く遮光特性の優れた固体撮像装
置を実現することができる。また請求項２記載の発明に
よれば、請求項１記載の固体撮像装置における積層膜の
上に更にシリコンを含まないアルミニウム層を形成して
いるので、遷移金属の窒化物層に酸素が含まれる場合が
あっても、優れた遮光特性を維持させることが可能とな
る。また請求項３記載の発明によれば、遷移金属の窒化
物層を下層としシリコンを含まないアルミニウム層を上
層として積層膜を構成しているので、シリコンのノジュ
ールを析出せず、光透過率を０とすることができ、出力
容量が低く遮光特性の優れた固体撮像装置を実現するこ
とができる。請求項４記載の発明によれば、ビアホール
あるいはコンタクトホールの一部あるいは全部に遷移金
属の窒化物の埋め込んだビアホールあるいはコンタクト
ホールより上層にはシリコンが拡散せず、したがって最
上層の単層のシリコンを含まないアルミニウム層には、
シリコンノジュールが析出することがなく、光の透過率
を０に維持したまま良好な信号配線として機能をもたせ
ることができ、出力容量が低く遮光特性の優れた固体撮
像装置が得られる。As described above on the basis of the embodiments,
According to the invention of claim 1, since at least the signal wiring of the light-shielding film and the peripheral circuit is composed of a laminated film in which an aluminum layer containing silicon is a lower layer and a nitride layer of a transition metal is an upper layer, silicon is used. There is no risk that the aluminum layer containing silicon will absorb silicon from the diffusion layer that forms the peripheral circuit and generate spikes due to the alloying of aluminum and silicon.The nitride layer of the transition metal does not transmit light, and the signal wiring Since it is formed integrally with the light shielding film in the uppermost layer, it is possible to realize a solid-state imaging device having a low output capacitance and excellent light shielding characteristics. According to the invention described in claim 2, since the aluminum layer not containing silicon is further formed on the laminated film in the solid-state imaging device according to claim 1, oxygen is contained in the nitride layer of the transition metal. Even in some cases, it becomes possible to maintain excellent light shielding characteristics. Further, according to the invention of claim 3, since the laminated film is constituted by using the nitride layer of the transition metal as the lower layer and the aluminum layer not containing silicon as the upper layer, nodules of silicon are not deposited and the light transmittance is improved. Therefore, it is possible to realize a solid-state imaging device having a low output capacitance and excellent light-shielding characteristics. According to the fourth aspect of the present invention, silicon does not diffuse into a layer above a via hole or contact hole in which a transition metal nitride is embedded in a part or all of the via hole or contact hole, so that the uppermost single-layer silicon layer is formed. The aluminum layer that does not contain
It is possible to obtain a solid-state imaging device having a low output capacitance and excellent light-shielding characteristics, which can function as a good signal wiring while maintaining the light transmittance at 0 without the deposition of silicon nodules.
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１実施例を示す
概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図２】本発明の第２実施例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施例を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】従来のＣＭＤ受光素子を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional CMD light receiving element.
【図６】ＣＭＤ受光素子を用いた従来の固体撮像装置を
示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a conventional solid-state imaging device using a CMD light receiving element.
１ 受光素子アレイ領域 ２ 周辺回路領域 ３ ＣＭＤ受光素子 ４ ｎ+ 拡散層 ５ ｎ+ 拡散層 ６ ポリシリコンゲート ７ ｎＭＯＳＦＥＴ ８ ｎ+ 拡散層 ９ ポリシリコンゲート 10 ｎ+ 拡散層 11 コンタクトホール 12 第１アルミニウム層 13 ビアホール 14 第２アルミニウム層 15 ビアホール 16 第３アルミニウム層 17 窒化チタン層 18 積層膜 19 層間膜 20 パッシベーション膜 21 アルミニウム層 22 積層膜 23 窒化チタン層 24 第３アルミニウム層 25 積層膜 31 第３アルミニウム層 32 第２ビアホール1 Photosensitive Element Array Area 2 Peripheral Circuit Area 3 CMD Photosensitive Element 4 n + Diffusion Layer 5 n + Diffusion Layer 6 Polysilicon Gate 7 nMOSFET 8 n + Diffusion Layer 9 Polysilicon Gate 10 n + Diffusion Layer 11 Contact Hole 12 First Aluminum Layer 13 Via hole 14 Second aluminum layer 15 Via hole 16 Third aluminum layer 17 Titanium nitride layer 18 Laminated film 19 Interlayer film 20 Passivation film 21 Aluminum layer 22 Laminated film 23 Titanium nitride layer 24 Third aluminum layer 25 Laminated film 31 Third aluminum Layer 32 Second via hole
Claims (4)
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、周辺回
路に接続されたシリコンを含有するアルミニウム層を下
層とし、遷移金属の窒化物層を上層とした積層膜で一体
的に形成したことを特徴とする固体撮像装置。1. A solid-state imaging device comprising an integrated light-receiving element array and a peripheral circuit for driving and / or performing signal processing of the light-receiving element array formed on the same substrate. A light-shielding film that shields the peripheral circuits from light,
A signal wiring for taking out an output signal from at least the light receiving element array in the peripheral circuit is laminated with an aluminum layer containing silicon connected to the peripheral circuit as a lower layer and a nitride layer of a transition metal as an upper layer. A solid-state imaging device characterized by being integrally formed of a film.
ないアルミニウム層を積層し、前記遮光膜及び周辺回路
の少なくとも信号配線とを一体的に形成したことを特徴
とする請求項１記載の固体撮像装置。2. The solid according to claim 1, wherein an aluminum layer containing no silicon is further laminated on an upper layer of the laminated film, and the light shielding film and at least the signal wiring of the peripheral circuit are integrally formed. Imaging device.
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、周辺回
路に接続された遷移金属の窒化物層を下層とし、シリコ
ンを含まないアルミニウム層を上層とした積層膜で一体
的に形成したことを特徴とする固体撮像装置。3. A solid-state imaging device comprising an integrated light-receiving element array and a peripheral circuit for driving and / or performing signal processing of the light-receiving element array formed on the same substrate. A light-shielding film that shields the peripheral circuits,
A signal wiring for extracting at least an output signal from the light receiving element array in the peripheral circuit to the outside, and a laminate in which a nitride layer of a transition metal connected to the peripheral circuit is a lower layer and an aluminum layer containing no silicon is an upper layer A solid-state imaging device characterized by being integrally formed of a film.
子アレイの駆動及び又は信号処理を行う周辺回路とを同
一基板上に形成してなる固体撮像装置において、前記受
光素子アレイの一部及び周辺回路を遮光する遮光膜と、
周辺回路における少なくとも前記受光素子アレイからの
出力信号を外部に取り出すための信号配線とを、最上層
に配置したシリコンを含まない単層のアルミニウム層で
一体的に形成し、その下層の中間配線とのビアホール、
あるいは中間配線間のビアホール、あるいは中間配線と
周辺回路を構成するｎ+ 拡散層とのコンタクトホールの
一部あるいは全部を、遷移金属の窒化物で埋め込んで構
成したことを特徴とする固体撮像装置。4. A solid-state imaging device comprising an integrated light-receiving element array and a peripheral circuit for driving and / or performing signal processing of the light-receiving element array formed on the same substrate. A light-shielding film that shields the peripheral circuits from light,
At least a signal wiring for extracting an output signal from the light-receiving element array in the peripheral circuit to the outside is integrally formed of a single-layer aluminum layer not containing silicon arranged in the uppermost layer, and an intermediate wiring in a lower layer thereof. Beer hall,
Alternatively, a solid-state imaging device characterized in that a via hole between intermediate wirings or a part or all of a contact hole between the intermediate wiring and an n + diffusion layer forming a peripheral circuit is filled with a transition metal nitride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127561A JPH08306902A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Solid-state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127561A JPH08306902A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Solid-state image sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306902A true JPH08306902A (en) | 1996-11-22 |
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ID=14963078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127561A Pending JPH08306902A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Solid-state image sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306902A (en) |
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