JP2000277719A - リニアイメージセンサｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の一部がシリコン基板１の表面や、中間絶
縁膜３とパッシベーション膜４との界面、あるいは、パ
ッシベーション膜４表面で反射されることにより、光を
損失し、さらに互いの光が干渉しあい、各膜厚変動に対
し光電変換効率がばらついてしまう。また、同様の理由
から、実際の使用形態によってはパッシベーション膜の
上に透明樹脂やカラーフィルター等を乗せるなどするこ
とから、パッシベーション表面での反射率が変化し、実
際の光電変換効率とイメージセンサ単体で検査した光電
変換効率とに差異が生じてしまう。 【解決手段】 窒化シリコンのパッシベーション膜上に
シリコン酸化膜を形成し、前記シリコン酸化膜をセンシ
ングする光の波長の１／４波長程度の光学的膜厚とし、
前記画素アレイ上の一部分の前記パッシベーション膜を
取り除いた構造を特徴とするリニアイメージセンサとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像情報を読み取り
電送する、ファクシミリやイメージスキャナに好適なリ
ニアイメージセンサＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージセンサでは、光電変換素子とし
てＰＮ接合が用いられている。図３は従来のイメージセ
ンサの画素部の一例を示す断面図である。Ｎ型シリコン
基板１とＰ型低濃度領域２とのＰＮ接合を光電変換素子
として使用している。光はセンサ面に対してほぼ垂直に
入射し、窒化シリコンのパッシベーション膜および酸化
シリコンの中間絶縁膜を通ってＰ型低濃度領域２とＮ型
シリコン基板１とのＰＮ接合に届き、光電変換される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なイメ
ージセンサにおいては、光の一部がシリコン基板１の表
面や、中間絶縁膜３とパッシベーション膜４との界面、
あるいは、パッシベーション膜４表面で反射されること
により、光を損失し、さらに互いの光が干渉しあい、各
膜厚変動に対し光電変換効率がばらついてしまうという
問題点があった。

【０００４】また、同様の理由から、実際の使用形態に
よってはパッシベーション膜の上に透明樹脂やカラーフ
ィルター等を乗せるなどすることから、パッシベーショ
ン表面での反射率が変化し、実際の光電変換効率とイメ
ージセンサ単体で検査した光電変換効率とに差異が生じ
てしまうという問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明はイメージセンサを以下のように構成し
た。複数個のフォトトランジスター、または、フォトダ
イオードの画素アレイとＣＭＯＳ素子を同一基板上にも
つイメージセンサＩＣにおいて、窒化シリコンのパッシ
ベーション膜と、前記パッシベーション膜上にシリコン
酸化膜を形成した構造のリニアイメージセンサとした。
また、前記シリコン酸化膜をセンシングする光の波長の
１／４波長程度の光学的膜厚とした構造のリニアイメー
ジセンサとした。あるいはまた、前記画素アレイ上の一
部分の前記パッシベーション膜を取り除いた構造を特徴
とするリニアイメージセンサとした。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて説明
する。図１は本発明のイメージセンサの画素部の第一実
施例の断面図である。Ｎ型シリコン基板１内にＰ型低濃
度領域２があり、このＰＮ接合で光電変換を行ってい
る。シリコン基板１の上は下層シリコン酸化膜３、シリ
コン窒化膜４、および、上層シリコン酸化膜５からなる
３層構造の絶縁膜が形成されている。下層シリコン酸化
膜３は素子分離用のＬＯＣＯＳの様に熱シリコン酸化膜
や、配線間に用いられるＣＶＤシリコン酸化膜、あるい
はそれらの多層膜である。シリコン窒化膜４はパッシベ
ーション膜として形成された。

【０００７】光は上層からほぼ垂直に入射し、各層の界
面では、それぞれ接している膜の屈折率をｎ１、ｎ２と
した場合、１式から求められる反射率Ｒで反射する。 Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）²／（ｎ１＋ｎ２）² （１式） シリコン基板１は３．４程度の屈折率を持ち、下層シリ
コン酸化膜３および上層シリコン酸化膜５は１．４６程
度の屈折率を持ち、シリコン窒化膜４は２．０３程度の
屈折率である。また、大気中の屈折率はほぼ１．００で
ある。大気から直接にシリコン窒化膜４に入射する光は
大気とシリコン窒化膜４界面で全体の１２％近く反射さ
れてしまう。しかし、シリコン窒化膜４の上層にシリコ
ン酸化膜５を形成することにより、大気と上層シリコン
酸化膜５界面で３％、上層シリコン酸化膜５とシリコン
窒化膜４界面で３％の合計６％の反射となり、シリコン
基板１に入射する光量を増やすことができる。

【０００８】また、シリコン基板表面で反射した光が再
び上の膜界面で反射を繰り返すことで入射した光と反射
した光の間で干渉現象が発生する。シリコン窒化膜４の
上層にシリコン酸化膜５を形成することにより、反射率
を下げ、干渉現象も抑制することができる。さらに、従
来用いられるカラーフィルター膜や透明樹脂の屈折率も
上層シリコン酸化膜５の屈折率とほぼ同じ値を持ってい
るため、カラーフィルター膜や透明樹脂を乗せても、新
たな大きな反射界面は発生せず、実使用上の光電変換効
率とイメージセンサ単体で検査した時の光電変換効率と
に差異を生じさせないようにした。

【０００９】ある膜中で起きる干渉現象は２式の条件で
光が強められ、３式の条件で光が弱められる現象であ
る。ここでｎ１は屈折率、ｔは膜厚、λは光波長、ｍは
自然数である。 ２×ｎ１×ｔ＝２ｍ×λ／２ （２式） ２×ｎ１×ｔ＝（２ｍ−１）×λ／２ （３式） 上層シリコン酸化膜の厚みをセンシングする光の波長の
１／４波長程度の光学的膜厚としたことで、３式の条件
でのｍ＝１と一致し、効率よく干渉によって反射光を弱
め、膜厚バラツキによる光電変換バラツキもより低減で
きるようにした。

【００１０】図２は本発明のイメージセンサの画素部の
第二実施例の断面図である。Ｎ型シリコン基板１内にＰ
型低濃度領域２があり、このＰＮ接合で光電変換を行っ
ている。シリコン基板１の上は下層シリコン酸化膜３の
絶縁膜が形成されている。画素上のシリコン窒化膜４は
エッチングにより取り除かれている。シリコン酸化膜３
は素子分離用のＬＯＣＯＳの様に熱シリコン酸化膜や、
配線間に用いられるＣＶＤシリコン酸化膜、あるいはそ
れらの多層膜である。

【００１１】屈折率の高いシリコン窒化膜をエッチング
し取り去ることにより、第一実施例と同様に、反射総量
を下げ、シリコン基板１に入射する光量を増やすと同時
に、干渉現象を抑制している。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、検出感
度のバラツキが小さく安定して製造ができ、検査時と実
使用時との光電変換効率の差が小さいイメージセンサを
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイメージセンサのＰＮ接合画素の第一
実施例の断面図である。

【図２】本発明のイメージセンサのＰＮ接合画素の第二
実施例の断面図である。

【図３】従来のイメージセンサのＰＮ接合画素の一例を
示す断面図である。。

【符号の説明】

１． Ｎ型シリコン基板 ２． Ｐ型低濃度領域 ３． 下層シリコン酸化膜 ４． シリコン窒化膜 ５． 上層シリコン酸化膜

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月１１日（２０００．７．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のフォトトランジスター、また
   は、フォトダイオードの画素アレイとＣＭＯＳ素子を同
   一基板上にもつイメージセンサＩＣにおいて、窒化シリ
   コンのパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜
   上にシリコン酸化膜を形成した構造を特徴とするリニア
   イメージセンサＩＣ。
2. 【請求項２】 前記シリコン酸化膜の厚みをセンシング
   する光の波長の１／４波長の光学的膜厚としたことを特
   徴とする請求項１記載のリニアイメージセンサＩＣ。
3. 【請求項３】 複数個のフォトトランジスター、また
   は、フォトダイオードの画素アレイとＣＭＯＳ素子を同
   一基板上にもつイメージセンサＩＣにおいて、窒化シリ
   コンのパッシベーション膜と、前記画素アレイ上の一部
   分の前記パッシベーション膜を取り除いた構造を特徴と
   するリニアイメージセンサＩＣ。