專利名稱：固體攝像器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體攝像器件，尤其涉及不擴大芯片即能實現(xiàn)多像素化和高集成化的固體攝像器件。
背景技術(shù)：
下面，參考


現(xiàn)有固體攝像器件(參考例如專利文獻1)。圖10顯示使用了現(xiàn)有電荷耦合元件(CCD)的固體攝像器件的平面結(jié)構(gòu)。
該固體攝像器件，在半導體襯底芯片101上成行成列地排列著多個像素(傳感器)111，與行方向相鄰的傳感器111之間分別形成有沿著列方向延伸的垂直傳送寄存器112。在各個垂直傳送寄存器112的末端部水平傳送寄存器113與垂直傳送寄存器112垂直排列。
半導體襯底芯片101中形成有像素111、垂直傳送寄存器112以及水平傳送寄存器113的元件形成區(qū)域102周圍，設(shè)有連接在水平傳送寄存器113的末端、將從水平傳送寄存器113接收的信號電荷變換為電壓信號并輸出的輸出緩沖部114。
設(shè)置著形成有將驅(qū)動用信號供給垂直傳送寄存器112和水平傳送寄存器113的布線的布線區(qū)域103。在設(shè)置在布線區(qū)域外側(cè)的墊形成區(qū)域104設(shè)置著多個外部連接用墊115。
補充說明一下，圖10中，為了簡單起見，僅示出了像素111、垂直傳送寄存器112、墊115的一部分。而且，還有水平傳送寄存器不僅僅設(shè)置一個而是設(shè)置很多個的時候。
接著，參考附圖，說明現(xiàn)有的以縮小芯片尺寸為目地的焊接墊結(jié)構(gòu)(參考例如專利文獻2)。
圖11示出了現(xiàn)有半導體器件的剖面結(jié)構(gòu)。如圖11所示，形成有晶體管，該晶體管由在半導體襯底芯片120表面附近隔開著形成的雜質(zhì)擴散層即漏電極區(qū)域121和源電極區(qū)域122、形成在漏電極區(qū)域121和源電極區(qū)域122之間的柵電極123形成。漏電極區(qū)域121和源電極區(qū)域122上分別連接著電極布線124和電極布線125。柵電極區(qū)域123、電極布線124和電極布線125由層間絕緣膜126覆蓋起來。在層間絕緣膜126上與晶體管重疊的區(qū)域形成有外部連接用墊127。
就這樣通過讓元件形成區(qū)域、墊形成區(qū)域立體重疊，便能使元件形成區(qū)域在芯片中所占有的比例提高，從而提高芯片的高集成化。
《專利文獻1》特開2004-207804號公報《專利文獻2》特開昭57-87145號公報發(fā)明內(nèi)容在電子行業(yè)中，非常強烈地要求機器的小型化及高性能化。在半導體領(lǐng)域中，非常強烈地要求芯片高集成化，也就是說，同等性能下芯片的小型化以及同一尺寸下的高性能化。
因此，在含有固體攝像器件的半導體器件中，到現(xiàn)在為止是通過對構(gòu)成裝置的雜質(zhì)擴散區(qū)域、傳送電極、布線等進行微細化來適應芯片尺寸小型化、同一尺寸下的高性能化的要求。
但是，雜質(zhì)擴散區(qū)域、布線的微細化，不僅會導致晶體管特性的惡化，還需要引進新設(shè)備、采用新工藝等，而造成成本上升。而且，在固體攝像器件中，因為若使雜質(zhì)擴散區(qū)域即像素小一些，則所入射的光量便會減少，結(jié)果是固體攝像器件的重要特性即靈敏度、飽和特性及S/N特性會下降。這是一個問題。
另一方面，半導體器件的芯片尺寸，是由形成有有源元件和無源元件的元件形成區(qū)域、和布置在元件形成區(qū)域周圍的區(qū)域、形成有用以進行線焊等的焊接墊的墊形成區(qū)域決定。因此，為了同時實現(xiàn)芯片尺寸的小型化和多像素化，有效的方法是提高元件形成區(qū)域在芯片中所占的比例，亦即使墊形成區(qū)域小一些。
但是，在將專利文獻2所示的墊結(jié)構(gòu)應用到專利文獻1所示的現(xiàn)有固體攝像器件的構(gòu)造中的情況下，因為墊遮住了入射到像素的光，所以固體攝像器件的重要特性即靈敏度和飽和特性下降。這是一個問題。
本發(fā)明正是為解決該問題而研究開發(fā)出來的。其目地在于實現(xiàn)不妨礙光朝著像素入射、使形成有像素的元件形成區(qū)域在芯片中所占的比例提高、集成度很高的固體攝像器件。
為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的是讓固體攝像器件的外部連接用墊形成在布線區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
具體而言，本發(fā)明所涉及的固體攝像器件，包括多個光電變換元件，所述多個光電變換元件中的每一個光電變換元件在半導體襯底芯片上以二維矩陣狀排列著，垂直傳送寄存器，由垂直傳送溝道和垂直傳送電極構(gòu)成，將從所述各個光電變換元件讀出的信號電荷傳送到垂直方向，水平傳送寄存器，由水平傳送溝道和水平傳送電極構(gòu)成，將從所述垂直傳送寄存器傳送來的所述信號電荷傳送到水平方向，總線布線，將所述垂直傳送電極和所述水平傳送電極電連接起來，和外部連接用墊，與所述總線布線電連接起來；所述外部連接用墊設(shè)置在所述總線布線和所述水平傳送電極的上方。
根據(jù)本發(fā)明的固體攝像器件，因為外部連接用墊設(shè)置在總線布線、水平傳送電極的上方，所以能夠使外部連接用墊的形成區(qū)域和布線的形成區(qū)域一體化，從而能夠使元件形成區(qū)域在固體攝像器件中所占有的比例提高。另外，因為外部連接用墊的形成區(qū)域和像素的形成區(qū)域完全分離，所以外部連接用墊不會妨礙光朝著像素入射。
在本發(fā)明的固體攝像器件中，最好是外部連接用墊位于水平傳送溝道的上方。制成這樣的結(jié)構(gòu)以后，便能進一步降低墊所占有的面積比例，同時外部連接用墊還能作遮光膜用，故能夠使水平電荷傳送的效率提高。
在這一情況下，最好是水平傳送電極是導體層，外部連接用墊是金屬層。而且，最好是，導體層由多晶硅形成。制成這樣的結(jié)構(gòu)以后，便能由外部連接用墊有效地遮住朝著水平傳送溝道入射的光。
在本發(fā)明的固體攝像器件中，最好是外部連接用墊相對于所述半導體襯底芯片的主面傾斜而設(shè)。制成這樣的結(jié)構(gòu)以后，便能夠使連接到外部連接用墊的焊接線的安裝角度小一些，所以能夠抑制朝著像素入射的光遭受焊接線阻擋。
本發(fā)明的固體攝像器件，最好是，所述外部連接用墊通過接觸柱塞與總線布線電連接。做成這樣的結(jié)構(gòu)以后，便能夠簡化外部連接用墊和總線布線的連接，從而能夠更進一步減小芯片尺寸。
在本發(fā)明的固體攝像器件中，最好是，由光電變換元件、垂直傳送寄存器以及水平傳送寄存器構(gòu)成CCD型攝像傳感器。
—發(fā)明的效果—根據(jù)本發(fā)明的固體攝像器件，能夠?qū)崿F(xiàn)不妨礙光朝著像素入射、使形成有像素的元件形成區(qū)域在芯片中所占的比例提高、集成度很高的固體攝像器件。
附圖的簡單說明圖1是顯示本發(fā)明第一個實施例所涉及的固體攝像器件的俯視圖。
圖2是將本發(fā)明第一個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的俯視圖。
圖3是將本發(fā)明第一個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的剖面圖。
圖4是顯示本發(fā)明第二個實施例所涉及的固體攝像器件的俯視圖。
圖5是將本發(fā)明第二個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的俯視圖。
圖6是將本發(fā)明第二個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的剖面圖。
圖7是顯示本發(fā)明第三個實施例所涉及的固體攝像器件的俯視圖。
圖8是將本發(fā)明第三個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的俯視圖。
圖9是將本發(fā)明第三個實施例所涉及的固體攝像器件的主要部分放大后而示出的剖面圖。
圖10是顯示現(xiàn)有固體攝像器件的俯視圖。
圖11是顯示將現(xiàn)有的墊布置到元件形成區(qū)域上的半導體器件的剖面圖。
符號說明1-半導體襯底芯片；2-元件形成區(qū)域；2A-像素形成區(qū)域；2B-水平傳送寄存器形成區(qū)域；3-布線區(qū)域；11-像素；12-垂直傳送寄存器；13-水平傳送寄存器；14-輸出緩沖器；20-垂直傳送溝道；21-垂直傳送電極；23-水平傳送溝道；24-水平傳送電極；28-總線布線；30-層間絕緣膜；31-外部連接用墊；32-柱塞；33-焊接線。
具體實施例方式
(第一個實施例)參考

本發(fā)明的第一個實施例所涉及的固體攝像器件。圖1到圖3是第一個實施例所涉及的固體攝像器件，圖1顯示平面結(jié)構(gòu)，圖2是將圖1放大后而示出；圖3顯示沿圖2的IIIa-IIIa線剖開后的剖面結(jié)構(gòu)。
如圖1到圖3所示，在設(shè)置在半導體襯底芯片1的像素形成區(qū)域2A，多個像素11沿著行、列排列著。各個像素11，由光敏二極管等構(gòu)成，生成對應于已入射的光強度的信號電荷。
相鄰像素11之間分別設(shè)置有沿著列方向延伸的垂直傳送寄存器12。各個垂直傳送寄存器12由垂直傳送寄存器20和多個垂直傳送電極21構(gòu)成。垂直傳送寄存器20是形成在半導體襯底芯片1表面附近、在列方向上延伸的雜質(zhì)擴散層；多個垂直傳送電極21在每一行形成在垂直傳送溝道20上、由多晶硅等導體層構(gòu)成。
將垂直傳送時鐘脈沖加到各個垂直傳送電極21，則在各個像素11所產(chǎn)生的信號電荷便會在列方向上依次傳送，輸出到連接在垂直傳送寄存器12末端的水平傳送寄存器13中。另外，各個垂直傳送寄存器12的垂直傳送電極21在每一行是共用的，各個垂直傳送寄存器12被同時驅(qū)動。
與像素形成區(qū)域2A相鄰的水平傳送寄存器形成區(qū)域2B設(shè)置有連接在各個垂直傳送寄存器12末端、沿行方向延伸的水平傳送寄存器13。水平傳送寄存器13由水平傳送溝道23和多個水平傳送電極24構(gòu)成。水平傳送溝道23，連接在各個垂直傳送溝道20末端，是沿著行方向延伸的雜質(zhì)擴散層。多個水平傳送電極24形成在水平傳送溝道23上由多晶硅等導體層等構(gòu)成。
將水平傳送時鐘脈沖加到各個水平傳送電極24上，便能沿著行方向依次傳送從各個垂直傳送寄存器12傳送來的信號電荷，將信號電荷依次輸出給輸出緩沖部14。
在設(shè)在形成有像素11、垂直傳送寄存器12及水平傳送寄存器13的元件形成區(qū)域2周圍的布線區(qū)域3，形成有多條將傳送時鐘脈沖供給垂直傳送電極21和水平傳送電極24的總線布線28。
裝置的驅(qū)動方法不同總線布線28的條數(shù)也不同，在是垂直傳送寄存器12由4相時鐘驅(qū)動、水平傳送寄存器13由2相時鐘驅(qū)動、具有電源電壓總線的一般的固體攝像器件的情況下，需要4條到6條總線布線28。再就是，垂直傳送寄存器的個數(shù)伴隨著多像素化會增加到10個到14個左右。補充說明一下，在圖2和圖3中，僅示出了連接在水平傳送電極24的2條總線布線。
各個總線布線28由鋁或者銅等金屬層形成，被埋入到半導體襯底芯片1上形成的層間絕緣膜30中。在布線區(qū)域3中對應于層間絕緣膜30的上面，形成有由鋁、銅、金、鉑等金屬層構(gòu)成的多個外部連接用墊31與總線布線28相重疊。
固體攝像器件的芯片大小由元件形成區(qū)域2的面積、布線區(qū)域3的面積以及墊形成區(qū)域的面積決定。因此，若這樣制成讓外部連接用墊31形成在形成有總線布線28的布線區(qū)域3上，不需要另外設(shè)置墊形成區(qū)域的結(jié)構(gòu)，則能夠縮小芯片尺寸。而且，能夠提高元件形成區(qū)域2在芯片中所占有的比例，從而能夠使固體攝像器件高集成化。
另一方面，因為在像素形成區(qū)域2A未形成外部連接用墊31，所以外部連接用墊31不會遮住入射到像素11的光。
而且，能夠用通孔柱塞32將外部連接用墊31和總線布線28連接起來，從而能夠減少用以將外部連接用墊31和總線布線28連接起來的布線。
在外部連接用墊31下側(cè)形成有雜質(zhì)擴散區(qū)域的情況下，雜質(zhì)擴散區(qū)域的特性有時候會由于形成外部連接用墊31之際的沖擊、對外部連接用墊31進行焊接時的機械沖擊而惡化。
特別是在CCD的情況下，因為圖像信息即信號電荷在雜質(zhì)擴散區(qū)域即垂直傳送溝道及水平傳送溝道內(nèi)移動，所以雜質(zhì)擴散區(qū)域的特性會對圖像特性造成很大的影響。
但是，在該實施例所涉及的固體攝像器件中，外部連接用墊31形成在設(shè)置在元件形成區(qū)域2周圍的布線區(qū)域3中。于是，便因為外部連接用墊31下側(cè)未形成雜質(zhì)擴散區(qū)域，所以形成外部連接用墊31時的工藝破壞將不會對雜質(zhì)擴散區(qū)域即水平傳送溝道造成損害。結(jié)果是，該實施例的固體攝像器件，水平電荷傳送不會出現(xiàn)異常即能使芯片縮小。
具體而言，在數(shù)字相機等中經(jīng)常使用的芯片尺寸是邊長5mm的正方形的固體攝像器件中，一般情況是能夠形成30個大小是邊長100μm的正方形外部連接用墊。
在這種情況下，在現(xiàn)有固體攝像器件中，因為作為墊形成區(qū)域和布線區(qū)域需要從芯片的周緣部開始0.3mm左右的區(qū)域，所以實際上能夠形成元件的區(qū)域?qū)⑹切酒?5％左右。
但是，在該實施例的固體攝像器件中，通過使外部連接用墊形成在布線區(qū)域中，便可使芯片面積的90％左右是元件形成區(qū)域。因此，在該實施例的固體攝像器件中，不增大芯片尺寸即能高像素化。而且，若像素數(shù)量相等，則能夠使芯片尺寸小一些。
(第二個實施例)下面，參考

本發(fā)明的第二個實施例所涉及的固體攝像器件。圖4到圖6是第二個實施例所涉及的固體攝像器件，圖4顯示平面結(jié)構(gòu)。圖5是將圖4放大后而示出的；圖6顯示沿圖5的VIa-VIa線剖開后的剖面結(jié)構(gòu)。圖4到圖6中，和圖1到圖3相同的構(gòu)成要素用同一個符號來表示，省略說明。
該實施例的固體攝像器件的特征在于，外部連接用墊31跨越布線區(qū)域3和水平傳送寄存器形成區(qū)域2B而形成，外部連接用墊31的一部分形成在水平傳送溝道23上。
因為和形成水平傳送電極24的多晶硅等導體層相比，形成外部連接用墊31的鋁、銅、金以及鉑等金屬層的遮光特性優(yōu)良，故外部連接用墊31起遮住入射到水平傳送溝道23的光的遮光膜的作用。因此，該實施例的固體攝像器件，不僅能將芯片縮小，還能提高水平方向的信號電荷傳送的效率。
補充說明一下，雖然可以認為由于在雜質(zhì)擴散區(qū)域即水平傳送溝道23上方形成外部連接用墊31而會損害雜質(zhì)擴散區(qū)域，但通過增厚層間絕緣膜30的厚度或者改變層間絕緣膜30的膜種類，便能夠防止損害雜質(zhì)擴散層。
(第三個實施例)下面，參考

本發(fā)明的第三個實施例所涉及的固體攝像器件。圖7到圖9是第三個實施例所涉及的固體攝像器件，圖7顯示平面結(jié)構(gòu)。圖8是將圖7放大后而示出的；圖9顯示沿圖8的IXa-IXa線剖開后的剖面結(jié)構(gòu)。圖7到圖9中，和圖1到圖3相同的構(gòu)成要素用同一個符號來表示，省略說明。
該實施例的固體攝像器件的特征在于在布線區(qū)域3具有層間絕緣膜30的膜厚是越靠近芯片的周緣部越薄的斜面，外部連接用墊31形成在斜面上。
通過在成為層間絕緣膜30的斜面的區(qū)域以外的區(qū)域形成寄存器掩模，蝕刻層間絕緣膜30，便能形成這樣的斜面。
當在布線區(qū)域3上側(cè)形成外部連接用墊31的情況下，因為外部連接用墊31和像素形成區(qū)域2A的間隔變小，所以連接在外部連接用墊31上的焊接線33有可能妨礙光朝著像素11入射。
但是，在該實施例的固體攝像器件中，因為能夠使焊接線33和半導體襯底芯片1上面所成的角度(安裝角度)θ小一些，所以能夠抑制像素11周圍的光反射到焊接線33，入射到像素11。
—工業(yè)實用性—本發(fā)明的固體攝像器件，具有能夠?qū)崿F(xiàn)不妨礙光朝著像素入射、使形成有像素的元件形成區(qū)域在芯片中所占的比例提高、集成度很高的固體攝像器件的效果，對固體攝像器件等有用。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，包括多個分別在半導體襯底芯片上以二維矩陣狀排列著的光電變換元件，由垂直傳送溝道和垂直傳送電極構(gòu)成且將從所述各個光電變換元件讀出的信號電荷傳送到垂直方向的垂直傳送寄存器，由水平傳送溝道和水平傳送電極構(gòu)成且將從所述垂直傳送寄存器傳送來的所述信號電荷傳送到水平方向的水平傳送寄存器，將所述垂直傳送電極和所述水平傳送電極電連接起來的總線布線，以及與所述總線布線電連接起來的外部連接用墊，其特征在于所述外部連接用墊設(shè)置在所述總線布線和所述水平傳送電極的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其特征在于所述外部連接用墊位于所述水平傳送溝道的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其特征在于所述水平傳送電極是導體層，所述外部連接用墊是金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其特征在于所述導體層由多晶硅形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中之任一項權(quán)利要求所述的固體攝像器件，其特征在于所述外部連接用墊，相對于所述半導體襯底芯片的主面傾斜而設(shè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中之任一項權(quán)利要求所述的固體攝像器件，其特征在于所述外部連接用墊，通過接觸柱塞與所述總線布線電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到4中之任一項權(quán)利要求所述的固體攝像器件，其特征在于所述光電變換元件、垂直傳送寄存器以及水平傳送寄存器構(gòu)成CCD型攝像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體攝像器件，形成在半導體襯底芯片1上的元件形成區(qū)域2中，設(shè)置有多個沿著行、列方向布置進行光電變換的像素11、將在像素11中生成的信號電荷依次傳送的垂直傳送寄存器12及水平傳送寄存器13。元件形成區(qū)域2周圍所設(shè)的布線區(qū)域3中，形成有多條提供驅(qū)動垂直傳送寄存器12和水平傳送寄存器13的傳送時鐘脈沖的總線布線28。每條總線布線28被埋入形成在半導體襯底芯片1上的層間絕緣膜30中。布線區(qū)域3中的層間絕緣膜30上面形成有由鉑等形成的多個外部連接用墊31與總線布線28相重疊。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)不妨礙光朝著像素入射、使形成有像素的元件形成區(qū)域在芯片中所占的比例提高、集成度很高的固體攝像器件。
文檔編號H01L27/14GK1855522SQ20061005970
公開日2006年11月1日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者松田祐二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社