JP2002184966A - Solid state image sensor - Google Patents

Solid state image sensor

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JP2002184966A
JP2002184966A JP2000381767A JP2000381767A JP2002184966A JP 2002184966 A JP2002184966 A JP 2002184966A JP 2000381767 A JP2000381767 A JP 2000381767A JP 2000381767 A JP2000381767 A JP 2000381767A JP 2002184966 A JP2002184966 A JP 2002184966A
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JP
Japan
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photosensor
optical black
light
light receiving
section
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JP2000381767A
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Japanese (ja)
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Hideki Mori
秀樹 森
Yoshinobu Taguchi
嘉伸 田口
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid state image sensor comprising a light receiving section 20 arranged, on the surface part of a semiconductor substrate 1, with a plurality of photosensors 19 for converting incident light photoelectrically, an optical black section 23 arranged with a photosensor 22 for detecting the black signal level by intercepting the incident light, and a hydrogen shielding insulation film 4 formed on the light receiving section 20 and the optical black section 23 in which the relation between the output level when the light of the light receiving section 20 does not enter and the output level of the optical black section 23 can be adjusted arbitrarily. SOLUTION: The ratio of the area at each part of the hydrogen shielding insulation film 4 covering a photosensor 19, 22 to the area of each photosensor 19, 22 (the ratio of area between the hydrogen shielding insulation film and the photosensor) is differentiated between the photosensor 19 at the light receiving section 20 and the photosensor 22 at the optical black section 23. For example, the ratio of area between the hydrogen shielding insulation film and the photosensor is set higher at the optical black section 23 than at the light receiving section 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子、特
に、半導体基板の表面部に、入射光を光電変換するフォ
トセンサを複数配設した受光部と、入射光を遮光されて
黒信号レベルを検出するフォトセンサを配設したオプチ
カルブラック部を形成し、上記受光部及びオプチカルブ
ラック部上にシリコンナイトライドからなる水素遮蔽性
絶縁膜を形成した固体撮像素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensing device, and more particularly, to a light receiving portion having a plurality of photosensors for photoelectrically converting incident light on a surface of a semiconductor substrate, and a black signal level which is shielded from incident light. The present invention relates to a solid-state image pickup device in which an optical black portion provided with a photosensor for detecting a light is formed, and a hydrogen shielding insulating film made of silicon nitride is formed on the light receiving portion and the optical black portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子、例えばCCD(Charge Co
upled Device)型固体撮像素子は、シリコン半導体基板
に、図2に示すように、入射光を光電変換するフォトセ
ンサ16を多数個例えば縦横(マトリックス状)に配設
した受光部20と、入射光を遮断されて黒信号レベルを
検出するのに用いられるフォトセンサ22を複数個配設
したオプチカルブラック部23とを隣接して設けている
のが普通である。図2に示した例では、受光部20の両
側(水平転送方向における両側)にオプチカルブラック
部23が一個ずつ設けられている。尚、図面において、
梨地は遮光されていることを示す。
2. Description of the Related Art A solid-state imaging device such as a CCD (Charge Co.)
As shown in FIG. 2, an upled device type solid-state imaging device includes, as shown in FIG. 2, a light receiving unit 20 in which a large number of photosensors 16 for photoelectrically converting incident light are arranged, for example, vertically and horizontally (in a matrix). In general, an optical black portion 23 provided with a plurality of photosensors 22 used for detecting a black signal level while blocking the light is provided adjacent to the optical black portion 23. In the example shown in FIG. 2, one optical black section 23 is provided on each side of the light receiving section 20 (both sides in the horizontal transfer direction). In the drawings,
The satin pattern indicates that light is shielded.

【0003】21は受光部20内の各フォトセンサ(1
9)垂直列に対応して設けられた垂直転送レジスタ、2
4はオプチカルブラック部23内の各フォトセンサ(2
2)垂直列に対応して設けられた垂直転送レジスタで、
共に、各フォトセンサ19、22からの信号電荷を垂直
方向に転送する。25は受光部23及びその両側のオプ
チカルブラック部23の垂直転送先側に設けられた水平
転送レジスタで、上記垂直転送レジスタ21、24によ
り垂直転送されてきた信号電荷を水平転送する。26は
該水平転送レジスタ25の水平転送先側に設けられた電
荷検出部で、水平転送レジスタ25により水平転送され
てきた信号電荷を電圧に変換して出力する。
Reference numeral 21 denotes each photo sensor (1) in the light receiving section 20.
9) Vertical transfer registers provided corresponding to the vertical columns, 2
Reference numeral 4 denotes each photo sensor (2
2) A vertical transfer register provided corresponding to a vertical column,
In both cases, the signal charges from the photo sensors 19 and 22 are transferred in the vertical direction. Reference numeral 25 denotes a horizontal transfer register provided on the vertical transfer destination side of the light receiving section 23 and the optical black sections 23 on both sides thereof, and horizontally transfers the signal charges vertically transferred by the vertical transfer registers 21 and 24. Reference numeral 26 denotes a charge detection unit provided on the horizontal transfer destination side of the horizontal transfer register 25, which converts signal charges horizontally transferred by the horizontal transfer register 25 into a voltage and outputs the voltage.

【0004】そして、上記電荷検出部26の後段の図示
しない信号処理回路において、オプチカルブラック部2
3のフォトセンサ22からの出力である黒信号レベルを
基準として受光部20のフォトセンサ19からの出力を
信号処理をして映像信号とする。その信号処理の一例と
して、オプチカルブラック部23のフォトセンサ22か
らの出力である黒信号レベルを以て黒の判別の基準とす
ることが挙げられる。
In a signal processing circuit (not shown) at the subsequent stage of the charge detecting section 26, an optical black section 2 is provided.
The output from the photosensor 19 of the light receiving unit 20 is subjected to signal processing based on the black signal level which is the output from the photosensor 22 of No. 3 as a video signal. As an example of the signal processing, a black signal level output from the photo sensor 22 of the optical black unit 23 is used as a reference for determining black.

【0005】そして、図3(A)、(B)に示すよう
に、尚、受光部20内の各フォトセンサ19と、オプチ
カルブラック部23内の各フォトセンサ22とは、フォ
トセンサ19が遮光膜で覆われず、フォトセンサ22が
遮光膜で覆われるという点でのみ構造が異なり、それ以
外の点では構造、大きさに差異が生じないようにつくら
れていた。これは、精確な黒信号レベルの検出には、光
が入射するかしないか以外で構造、大きさに差異を設け
ないことが必要であるという認識からである。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the photosensors 19 in the light receiving section 20 and the photosensors 22 in the optical black section 23 are light-shielded. The structure is different only in that the photosensor 22 is not covered with the film and the photosensor 22 is covered with the light-shielding film. In other respects, the structure and the size do not differ. This is based on the recognition that accurate detection of the black signal level requires no difference in structure and size other than whether or not light is incident.

【0006】ここで、図3を参照して従来例におけるフ
ォトセンサ19とフォトセンサ22について比較する。
図3(A)は受光部20のフォトセンサ19を示し、
(B)はオプチカルブラック部23のフォトセンサ22
を示し、(A)、(B)において共に、上の図が断面
図、下の図が平面図である。図面において、1はシリコ
ン半導体基板、2はSiO2からなるゲート絶縁膜、
3、3はポリシリコンからなる垂直転送電極で、二つの
異なる層のポリシリコンからなる。
Here, the photosensor 19 and the photosensor 22 in the conventional example will be compared with reference to FIG.
FIG. 3A shows the photo sensor 19 of the light receiving unit 20,
(B) shows the photo sensor 22 of the optical black section 23
In each of (A) and (B), the upper figure is a cross-sectional view and the lower figure is a plan view. In the drawings, 1 is a silicon semiconductor substrate, 2 is a gate insulating film made of SiO 2 ,
Reference numerals 3 and 3 denote vertical transfer electrodes made of polysilicon, which are made of two different layers of polysilicon.

【0007】4aは受光部20のフォトセンサ19上に
上記ゲート絶縁膜2を介して形成された低反射膜、4b
はオプチカルブラック部23のフォトセンサ23上に上
記ゲート絶縁膜2を介して形成された低反射膜であり、
例えばシリコンナイトライドからなり、フォトセンサ表
面上での反射率を低め(低反射化し)て感度を向上させ
るために形成される。W1は低反射膜4aの幅、W2は
低反射膜4bの幅で、従来においては、この幅W1とW
2とは互いに略同じであった。即ち、フォトセンサ4
a、4bは共に、垂直転送方向に延びる帯状に形成さ
れ、幅W1、W2を有するが、その幅は同じに設定され
ていたのである。
Reference numeral 4a denotes a low reflection film formed on the photosensor 19 of the light receiving section 20 via the gate insulating film 2;
Is a low-reflection film formed on the photosensor 23 of the optical black portion 23 with the gate insulating film 2 interposed therebetween.
For example, it is made of silicon nitride, and is formed in order to lower the reflectance on the photosensor surface (reduce the reflection) and improve the sensitivity. W1 is the width of the low reflection film 4a, and W2 is the width of the low reflection film 4b.
2 were substantially the same as each other. That is, the photo sensor 4
Both a and b are formed in strips extending in the vertical transfer direction and have widths W1 and W2, but the widths are set to be the same.

【0008】5は例えばアルミニウムからなる遮光膜
で、受光部20の各フォトセンサ19に対応して図3
(A)に示すように、開口6が形成されているのに対し
て、オプチカルブラック部23の各フォトセンサ22に
ついては図3(B)に示すように開口が形成されてはお
らず、完全に遮光されている。
Reference numeral 5 denotes a light-shielding film made of, for example, aluminum.
As shown in FIG. 3A, the openings 6 are formed, whereas the photosensors 22 of the optical black portion 23 are not formed with openings as shown in FIG. It is shaded.

【0009】7はパシベーション膜、8はカラーフィル
タ、9はオンチップマイクロレンズである。図3
(A)、(B)に示すように、従来においては、受光部
20内フォトセンサ19とオプチカルブラック部23内
フォトセンサ22とは、遮光膜5で覆わていない、いる
の違いあるのみで、それ以外では構造、大きさが同じに
されていたのである。
Reference numeral 7 denotes a passivation film, 8 denotes a color filter, and 9 denotes an on-chip micro lens. FIG.
As shown in (A) and (B), in the related art, the photosensor 19 in the light receiving unit 20 and the photosensor 22 in the optical black unit 23 are not covered with the light-shielding film 5, but only differ. Otherwise, the structure and size were the same.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の固体
撮像素子には、受光部20に入射する光量を0にしたと
き(受光部20に光を照射しないとき)の受光部20の
フォトセンサ19からの出力と、オプチカルブラック部
23のフォトセンサ22からの出力とが、本来一致すべ
きにも拘わらず、実際上一致しないという問題があっ
た。この問題は、黒信号レベルによる精確な信号処理、
例えば即ちフォトセンサ19からの信号成分から黒信号
レベルを減算等をして光の強さに応じた精確な映像信号
を得る処理の妨げの要因になるので看過できない。
However, in the conventional solid-state imaging device, the photo sensor 19 of the light receiving unit 20 when the amount of light incident on the light receiving unit 20 is set to 0 (when the light receiving unit 20 is not irradiated with light). And the output from the photosensor 22 of the optical black unit 23 are not actually coincident with each other, though they should originally coincide with each other. This problem is due to precise signal processing by black signal level,
For example, a black signal level is subtracted from the signal component from the photo sensor 19, and the process of obtaining an accurate video signal corresponding to the light intensity is prevented.

【0011】具体的には、オプチカルブラック部20に
光を照射しないときのオプチカルブラック部20の出力
の方が、オプチカルブラック部23の出力よりも大きい
傾向、換言すれば、オプチカルブラック部23の出力が
実際の黒信号レベルよりも低くなる傾向がある。
More specifically, the output of the optical black section 20 when the optical black section 20 is not irradiated with light tends to be larger than the output of the optical black section 23, in other words, the output of the optical black section 23. Tend to be lower than the actual black signal level.

【0012】そこで、本発明者が斯かる出力差が生じる
原因を追及したところ、遮光膜5で覆われていないかい
るかによりダングリングボンドの水素化の度合いが異な
り、遮光膜5で覆われている方が覆われていない方より
もその水素化の度合いが強くなり、その結果、オプチカ
ルブラック部23のフォトセンサ22の黒信号成分のレ
ベルが低くなり、それが当該出力差になっていることが
判明した。しかし、オプチカルブラック部23内のフォ
トセンサ22は遮光膜5で覆い、受光部20内のフォト
センサ19は遮光膜5では覆ってはならないので、遮光
膜5に対して変更を加えてこの問題を解決することはで
きない。
The inventors of the present invention have investigated the cause of such an output difference, and the degree of hydrogenation of dangling bonds differs depending on whether the dangling bond is covered with the light-shielding film 5. The degree of hydrogenation of the photosensor 22 is higher than that of the uncovered one, and as a result, the level of the black signal component of the photosensor 22 of the optical black unit 23 is lower, which is the output difference. There was found. However, since the photo sensor 22 in the optical black portion 23 is covered with the light shielding film 5 and the photo sensor 19 in the light receiving portion 20 must not be covered with the light shielding film 5, the light shielding film 5 is modified to solve this problem. It cannot be solved.

【0013】そこで、その問題を根本的に解決する方法
を模索したところ、遮光膜4を成すシリコンナイトライ
ドが水素原子を遮蔽する性質、即ち水素遮蔽性を有する
ので、その性質を活用してその遮光膜4の面積を変える
ことにより遮光膜4と開口6との間の間隙を変えて水素
化の度合いを変えるという着想を得た。本発明は斯かる
着想を得た上で更に模索をしたことの結果として為され
たものである。
[0013] Then, when a method for fundamentally solving the problem was sought, the silicon nitride forming the light shielding film 4 has a property of shielding hydrogen atoms, that is, a hydrogen shielding property. The idea of changing the degree of hydrogenation by changing the area between the light-shielding film 4 and the opening 6 by changing the area of the light-shielding film 4 was obtained. The present invention has been made as a result of further searching after obtaining such an idea.

【0014】即ち、本発明は、受光部の光を入射しない
ときの出力レベルと、オプチカルブラック部の出力レベ
ルとの関係を例えばレベル差0にする等任意に調整する
ことができるようにすることを目的とする。
That is, the present invention is to make it possible to arbitrarily adjust the relationship between the output level of the light receiving section when no light is incident and the output level of the optical black section, for example, to make the level difference zero. With the goal.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の固体撮像素子
は、水素遮蔽性絶縁膜の各フォトセンサ上を覆う各部分
の面積の各フォトセンサ面積に対する比、即ち水素遮蔽
性絶縁膜対フォトセンサ面積比を、上記受光部を構成す
るフォトセンサと、上記オプチカルブラック部を構成す
るフォトセンサとで異ならせてなることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device, wherein the ratio of the area of each portion of the hydrogen shielding insulating film covering each photosensor to the area of each photosensor, that is, the ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor is reduced. The sensor area ratio may be different between the photosensor constituting the light receiving section and the photosensor constituting the optical black section.

【0016】従って、請求項1の固体撮像素子によれ
ば、水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面積比を受光部を
構成するフォトセンサと、オプチカルブラック部を構成
するフォトセンサとで独立して設定できるので、ダング
リングボンドの水素化の度合いを受光部を構成するフォ
トセンサとオプチカルブラック部を構成するフォトセン
サとで独立して調整することができ、延いては、受光部
の光を入射しないときの出力レベルと、オプチカルブラ
ック部の出力レベルとの関係を例えばレベル差0にする
等任意に調整することができる。
Therefore, according to the solid-state imaging device of the first aspect, the area ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor is set independently for the photosensor constituting the light receiving portion and the photosensor constituting the optical black portion. Therefore, the degree of hydrogenation of the dangling bond can be independently adjusted by the photosensor constituting the light receiving portion and the photosensor constituting the optical black portion, and thus the light of the light receiving portion is not incident. The relationship between the output level at that time and the output level of the optical black unit can be arbitrarily adjusted, for example, by setting the level difference to zero.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明は、基本的には、対フォト
センサ水素遮蔽性絶縁膜面積比を、上記受光部を構成す
るフォトセンサと、上記オプチカルブラック部を構成す
るフォトセンサとで異ならせてなるが、水素遮蔽性絶縁
膜は、シリコンナイトライドSiNが好適である。とい
うのは、ダングリングボンドを水素化する水素原子の供
給経路を有効に遮断するので、水素遮蔽性絶縁膜対フォ
トセンサ面積比の違いによりダングリングボンドの水素
化の度合いを変化させることができるし、更に、SiO
2からなるゲート絶縁膜との屈折率の関係で有効に反射
率を低下させる低反射膜としての機能をも果たすからで
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention basically relates to
The sensor hydrogen shielding insulating film area ratio is
And the optical black section.
Although it is different from the photo sensor, the hydrogen shielding insulation
The film is preferably made of silicon nitride SiN. To
This is due to the supply of hydrogen atoms that hydrogenate dangling bonds.
Effectively shuts off the supply path, so the hydrogen shielding insulating film
Hydrogen of dangling bond due to difference in sensor area ratio
The degree of conversion can be changed,
TwoEffective reflection due to the refractive index relationship with the gate insulating film made of
It also functions as a low-reflection film that lowers the efficiency
is there.

【0018】そして、水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ
面積比は、一般的には、受光部を構成するフォトセンサ
よりも上記オプチカルブラック部を構成するフォトセン
サの方を大きくする方が良い。というのは、前述の通
り、受光部の光を照射しないときの出力の方が、オプチ
カルブラック部の出力よりも大きい傾向、換言すれば、
オプチカルブラック部の出力が実際の黒信号レベルより
も低くなる傾向があるが、水素遮蔽性絶縁膜対フォトセ
ンサ面積比を大きくしてオプチカルブラック部の水素化
の度合いを低めることによりその傾向を是正し、以て、
受光部の光を入射しないときの受光部とオプチカルブラ
ック部との出力レベル差を小さく、ないしは0にするこ
とが可能となるからである。
In general, it is preferable that the area ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor is larger in the photosensor constituting the optical black portion than in the photosensor constituting the light receiving portion. This is because, as described above, the output of the light receiving unit when the light is not emitted tends to be larger than the output of the optical black unit, in other words,
The output of the optical black part tends to be lower than the actual black signal level, but this tendency is corrected by increasing the hydrogen shielding insulating film-to-photosensor area ratio and reducing the degree of hydrogenation of the optical black part. Then,
This is because the output level difference between the light receiving unit and the optical black unit when the light from the light receiving unit does not enter can be reduced to zero or zero.

【0019】但し、種々の要因で、受光部の光を照射し
ないときの出力の方が、オプチカルブラック部の出力よ
りも小さくなる場合もある。その場合には、逆にオプチ
カルブラック部内フォトセンサの水素遮蔽性絶縁膜対フ
ォトセンサ面積比を受光部内フォトセンサのそれよりも
小さくする必要があるといえる。従って、受光部を構成
するフォトセンサの水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面
積比よりも上記オプチカルブラック部を構成するフォト
センサのそれの方を大きくすることは必ずしも不可欠と
はいえない。尚、水素遮蔽性絶縁膜は、帯状に形成し、
その幅W1、W2の関係を変えることにより水素遮蔽性
絶縁膜対フォトセンサ面積比を受光部とオプチカルブラ
ック部とで異ならせるようにしても良いし、各フォトセ
ンサ毎に独立して島状に形成し、その面積を変えること
により水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面積比を受光部
とオプチカルブラック部とで異ならせるようにしても良
い。
However, due to various factors, the output of the light receiving section when the light is not irradiated may be smaller than the output of the optical black section. In that case, conversely, it can be said that the hydrogen shielding insulating film-to-photosensor area ratio of the photosensor in the optical black portion needs to be smaller than that of the photosensor in the light receiving portion. Therefore, it is not always essential to make the photosensor constituting the optical black portion larger than the hydrogen shielding insulating film-to-photosensor area ratio of the photosensor constituting the light receiving portion. In addition, the hydrogen shielding insulating film is formed in a belt shape,
By changing the relationship between the widths W1 and W2, the hydrogen shielding insulating film-to-photosensor area ratio may be different between the light-receiving portion and the optical black portion, or may be independently formed in an island shape for each photosensor. By forming and changing the area, the area ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor may be different between the light receiving portion and the optical black portion.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図1(A)、(B)は本発明固体撮像素子の一
つの実施例の要部を示すもので、(A)は受光部20の
フォトセンサ19を示し、(B)はオプチカルブラック
部23のフォトセンサ22を示し、(A)、(B)にお
いて共に、上の図が断面図、下の図が平面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. 1A and 1B show a main part of one embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 1A shows a photosensor 19 of a light receiving section 20, and FIG. 1B shows an optical black section 23. (A) and (B), the upper figure is a sectional view, and the lower figure is a plan view.

【0021】図面において、1はシリコン半導体基板、
2はSiO2からなるゲート絶縁膜、3、3はポリシリ
コンからなる垂直転送電極で、二つの異なる層のポリシ
リコンからなる。4aは受光部20のフォトセンサ19
上に上記ゲート絶縁膜2を介して形成された、シリコン
ナイトライドからなり、従って水素遮蔽性を有する低反
射膜であり、4bはオプチカルブラック部23のフォト
センサ23上に上記ゲート絶縁膜2を介して形成された
シリコンナイトライドからなり、従って、水素遮蔽性を
有する低反射膜であり、元々は、フォトセンサ表面上で
の反射率を低め(低反射化し)て感度を向上させるため
に形成される。従って、本実施例、従来例の説明におい
て、この絶縁膜4a、4bを低反射膜と称することとす
る。
In the drawings, 1 is a silicon semiconductor substrate,
Reference numeral 2 denotes a gate insulating film made of SiO 2 , and reference numerals 3 and 3 denote vertical transfer electrodes made of polysilicon, which are made of two different layers of polysilicon. 4a is the photo sensor 19 of the light receiving section 20
A low-reflection film made of silicon nitride and having a hydrogen-shielding property formed thereon with the gate insulating film 2 interposed therebetween. It is a low-reflection film made of silicon nitride formed through the film, and therefore has a hydrogen-shielding property. Originally, it is formed to lower the reflectance on the photosensor surface (reduce the reflection) and improve the sensitivity. Is done. Therefore, in the description of the present embodiment and the conventional example, the insulating films 4a and 4b are referred to as low reflection films.

【0022】しかし、上記低反射膜4a、4bは、本発
明においては、更に、幅の違いによりダングリングボン
ドの水素化に必要な水素の供給の経路の幅を変え、以て
ダングリングボンドの水素化の度合いを変える役割も担
う。W1は低反射膜4aの幅、W2は低反射膜4bの幅
で、従来においては、この幅W1とW2とは互いに略同
じであったが、本発明においては、異なる広さに、具体
的には、W1<W2に設定されている。
However, in the present invention, the low reflection films 4a and 4b further change the width of the supply path of hydrogen necessary for hydrogenation of the dangling bond according to the difference in the width, so that the dangling bond is not changed. It also plays a role in changing the degree of hydrogenation. W1 is the width of the low-reflection film 4a, and W2 is the width of the low-reflection film 4b. In the related art, the widths W1 and W2 are substantially the same as each other. Is set to W1 <W2.

【0023】即ち、低反射膜4a、4bは共に、垂直転
送方向に延びる帯状に形成され、幅W1、W2を有する
が、その幅はW1<W2に設定されているのである。具
体的には、W1が2.8μm、W2が3.2μmであ
り、W1とW2との間には0.4μmの差が設定されて
いる[尚、各画素19、22の幅(水平転送方向におけ
る長さ)は例えば5.3μm、長さ(垂直転送方向にお
ける長さ)は9.8μmであり、開口の幅(水平転送方
向における長さ)は3.4μm、長さ(垂直転送方向に
おける長さ)は6.8μmである]。
That is, the low-reflection films 4a and 4b are both formed in a belt shape extending in the vertical transfer direction and have widths W1 and W2, which are set to W1 <W2. Specifically, W1 is 2.8 μm and W2 is 3.2 μm, and a difference of 0.4 μm is set between W1 and W2 [note that the width of each pixel 19 and 22 (horizontal transfer) The length (length in the vertical transfer direction) is 5.3 μm, the length (length in the vertical transfer direction) is 9.8 μm, the width of the opening (length in the horizontal transfer direction) is 3.4 μm, and the length (vertical transfer direction). Is 6.8 μm].

【0024】このようにW1とW2に差を設けるのは、
開口6の内側面と遮光膜5との間の部分(即ち、フォト
センサ19、22の低反射膜5で覆われていない部分)
の面積を異ならせ(換言すれば、水素遮蔽性絶縁膜対フ
ォトセンサ面積比を異ならせることである。)、半導体
基板表面部のダングリングボンドを水素化する水素原子
の通る経路の幅を異ならせ、水素化の度合いを変えるた
めである。
The reason for providing the difference between W1 and W2 is as follows.
Portion between the inner surface of opening 6 and light-shielding film 5 (that is, portion of photosensors 19 and 22 not covered by low-reflection film 5)
(In other words, the area ratio of the hydrogen-shielding insulating film to the photosensor is changed), and the width of the path through which hydrogen atoms for hydrogenating dangling bonds on the surface of the semiconductor substrate are different. In order to change the degree of hydrogenation.

【0025】そして、その水素原子が通る経路の幅が広
い程、当然のことながら、水素化の度合いが強くなり、
その結果、黒信号成分が低くなり、水素原子が通る経路
の幅が狭いほど、水素化の度合いが弱くなり、黒信号成
分が高くなる。その結果、受光部20の光を照射しない
ときの出力の方が、オプチカルブラック部23の出力よ
りもレベルが高くなる傾向、換言すれば、オプチカルブ
ラック部23の出力が実際の黒信号レベルよりも低くな
る傾向を是正することができるのである。
The degree of hydrogenation naturally increases with an increase in the width of the path through which the hydrogen atom passes.
As a result, the black signal component decreases and the degree of hydrogenation decreases and the black signal component increases as the width of the path through which the hydrogen atoms pass is narrower. As a result, the output when the light from the light receiving unit 20 is not irradiated tends to be higher in level than the output from the optical black unit 23, in other words, the output from the optical black unit 23 is higher than the actual black signal level. It can correct the tendency to become lower.

【0026】5は例えばアルミニウムからなる遮光膜
で、受光部20の各フォトセンサ19に対応して図1
(A)に示すように、開口6が形成されているのに対し
て、オプチカルブラック部23の各フォトセンサ22に
ついては図1(B)に示すように開口が形成されておら
ず、完全に遮光されている。7はパシベーション膜、8
はカラーフィルタ、9はオンチップマイクロレンズであ
る。
Reference numeral 5 denotes a light-shielding film made of, for example, aluminum.
As shown in FIG. 1A, the openings 6 are formed, whereas the photo sensors 22 of the optical black section 23 are not formed with openings as shown in FIG. It is shaded. 7 is a passivation film, 8
Denotes a color filter, and 9 denotes an on-chip micro lens.

【0027】以上のように、本固体撮像素子において
は、低反射膜4aの幅W1と低反射膜4bの幅W2とを
異ならせている(W1<W2)が、このようにすること
は、シリコンナイトライドSiNからなる低反射膜4の
パターニングマスク膜として、その幅W1、W2が上述
した値になるようなパターンを有するものを用いること
により容易に実現することができる。
As described above, in the present solid-state imaging device, the width W1 of the low-reflection film 4a and the width W2 of the low-reflection film 4b are made different (W1 <W2). The patterning mask film of the low reflection film 4 made of silicon nitride SiN can be easily realized by using a film having a pattern whose widths W1 and W2 have the above-described values.

【0028】[0028]

【発明の効果】請求項1の固体撮像素子によれば、水素
遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面積比を受光部を構成する
フォトセンサと、オプチカルブラック部を構成するフォ
トセンサとで独立して設定できるので、ダングリングボ
ンドの水素化の度合いを受光部を構成するフォトセンサ
とオプチカルブラック部を構成するフォトセンサとで独
立して調整することができ、延いては、受光部の光を入
射しないときの出力レベルと、オプチカルブラック部の
出力レベルとの関係を例えばレベル差0にする等任意に
調整することができる。
According to the solid-state imaging device of the present invention, the area ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor is set independently for the photosensor constituting the light receiving portion and the photosensor constituting the optical black portion. Therefore, the degree of hydrogenation of the dangling bond can be independently adjusted by the photosensor constituting the light receiving portion and the photosensor constituting the optical black portion, and thus the light of the light receiving portion is not incident. The relationship between the output level at that time and the output level of the optical black unit can be arbitrarily adjusted, for example, by setting the level difference to zero.

【0029】請求項2の固体撮像素子によれば、受光部
の光を照射しないときの出力の方が、オプチカルブラッ
ク部の出力よりも大きい傾向、換言すれば、オプチカル
ブラック部の出力が実際の黒信号レベルよりも低くなる
傾向を、水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面積比を大き
くしてオプチカルブラック部の水素化の度合いを低める
ことにより是正することができ、延いては、受光部の光
を入射しないときの受光部とオプチカルブラック部との
出力レベル差を小さく、ないしは0にすることが可能と
なる。
According to the solid-state image pickup device of the second aspect, the output of the light receiving section when the light is not irradiated tends to be larger than the output of the optical black section, in other words, the output of the optical black section is the actual output. The tendency to be lower than the black signal level can be corrected by increasing the area ratio of the hydrogen shielding insulating film to the photosensor to reduce the degree of hydrogenation of the optical black portion, and consequently the light of the light receiving portion. When the light is not incident, the output level difference between the light receiving section and the optical black section can be made small or zero.

【0030】請求項3の固体撮像素子によれば、水素遮
蔽性絶縁膜として用いるシリコンナイトライドSiN
が、SiO2からなるゲート絶縁膜との屈折率の関係で
有効に反射率を低下させる機能を果たすのみならず、ダ
ングリングボンドを水素化する水素原子の供給経路を有
効に遮断するので、水素遮蔽性絶縁膜対フォトセンサ面
積比の違いに応じてダングリングボンドの水素化の度合
いを効果的に変化させることができ、延いては黒信号レ
ベルを調整することを可能にする。
According to the third aspect of the present invention, the silicon nitride SiN used as the hydrogen shielding insulating film is provided.
Does not only function to effectively lower the reflectance in relation to the refractive index with the gate insulating film made of SiO 2 , but also effectively shuts off the supply path of hydrogen atoms for hydrogenating dangling bonds. The degree of hydrogenation of dangling bonds can be effectively changed in accordance with the difference in the area ratio of the shielding insulating film to the photosensor, and thus the black signal level can be adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)、(B)は本発明固体撮像素子の一つの
実施例の要部を示すもので、(A)は受光部20のフォ
トセンサ19を示し、(B)はオプチカルブラック部2
3のフォトセンサ22を示し、(A)、(B)において
共に、上の図が断面図、下の図が平面図である。
FIGS. 1A and 1B show a main part of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, in which FIG. 1A shows a photosensor 19 of a light receiving section 20, and FIG. Part 2
3A and 3B, wherein the upper figure is a cross-sectional view and the lower figure is a plan view in both FIGS.

【図2】CCD型固体撮像素子を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a CCD solid-state imaging device.

【図3】(A)、(B)は固体撮像素子の従来例の要部
を示すもので、(A)は受光部のフォトセンサを示し、
(B)はオプチカルブラック部のフォトセンサを示し、
(A)、(B)において共に、上の図が断面図、下の図
が平面図である。
FIGS. 3A and 3B show a main part of a conventional example of a solid-state imaging device, and FIG. 3A shows a photosensor of a light receiving unit;
(B) shows a photo sensor of an optical black portion,
In both (A) and (B), the upper figure is a sectional view, and the lower figure is a plan view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・シリコン半導体基板、2・・・ゲート絶縁膜、
4・・・水素遮蔽性絶縁膜(シリコンナイトライドから
なる低反射膜)、5・・・遮光膜、19・・・受光部の
フォトセンサ、20・・・受光部、22・・・オプチカ
ルブラック部のフォトセンサ、23・・・オプチカルブ
ラック部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon semiconductor substrate, 2 ... Gate insulating film,
4 ... Hydrogen shielding insulating film (low reflection film made of silicon nitride), 5 ... Light shielding film, 19 ... Photosensor of light receiving section, 20 ... Light receiving section, 22 ... Optical black Photosensor of section, 23... Optical black section.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面部に、入射光を光電変
換するフォトセンサを複数配設した受光部と、入射光を
遮光されて黒信号レベルを検出するフォトセンサを配設
したオプチカルブラック部を形成し、上記受光部及びオ
プチカルブラック部上に水素遮蔽性を有する水素遮蔽性
絶縁膜を形成した固体撮像素子において、 上記水素遮蔽性絶縁膜の上記各フォトセンサ上を覆う各
部分の面積の各フォトセンサ面積に対する比を、上記受
光部を構成するフォトセンサと、上記オプチカルブラッ
ク部を構成するフォトセンサとで異ならせてなることを
特徴とする固体撮像素子。
1. A light-receiving section having a plurality of photosensors for photoelectrically converting incident light disposed on a surface of a semiconductor substrate, and an optical black section having a photosensor for detecting a black signal level by blocking incident light. And a solid-state imaging device in which a hydrogen-shielding insulating film having a hydrogen-shielding property is formed on the light-receiving portion and the optical black portion, wherein an area of an area of each portion of the hydrogen-shielding insulating film covering each of the photosensors is formed. A solid-state imaging device, wherein the ratio to the area of each photosensor is different between the photosensor constituting the light receiving section and the photosensor constituting the optical black section.
【請求項2】 上記水素遮蔽性絶縁膜の上記各フォトセ
ンサ上を覆う各部分の面積の各フォトセンサ面積に対す
る比を、上記受光部を構成するフォトセンサよりも上記
オプチカルブラック部を構成するフォトセンサの方を大
きくしてなることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
素子。
2. A ratio of an area of each portion of the hydrogen shielding insulating film covering each of the photosensors to an area of each of the photosensors, wherein a ratio of an area of the photosensor constituting the optical black section to that of the photosensor constituting the light receiving section is smaller. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the sensor is made larger.
【請求項3】 上記水素遮蔽性絶縁膜がシリコンナイト
ライドからなることを特徴とする請求項1又は2記載の
固体撮像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said hydrogen shielding insulating film is made of silicon nitride.
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007141873A (en) * 2005-11-14 2007-06-07 Sony Corp Solid-state imaging element, manufacturing method thereof, and imaging apparatus
JP2010153884A (en) * 2010-02-01 2010-07-08 Fujitsu Semiconductor Ltd Method of manufacturing cmos image sensor, and cmos image sensor
JP2021022635A (en) * 2019-07-26 2021-02-18 キヤノン株式会社 Semiconductor device

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