JP2004241524A - Solid-state imaging device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関し、より詳しくは、有効画素領域と光学的黒(オプティカルブラック(以下、「OPB」と称す。))画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善した固体撮像素子に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
図2はCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)を用いた固体撮像素子の平面図である。図2に示すように固体撮像素子は、有効画素群が配列されている有効画素領域21の周辺を、OPB画素群が配列されているOPB画素領域22が取り囲んだ構造である。固体撮像素子は、このOPB画素領域22を基準として有効画素領域21のデータを出力することで、暗電流等のノイズ成分を除去する。
【0003】
図3は従来の固体撮像素子の有効画素領域21とOPB画素領域22との境界付近の断面図である。図3に示す固体撮像素子では、CCDの転送電極11上に第1の遮光膜12,13および絶縁膜14が設けられ、さらにOPB画素領域22の絶縁膜14上に第2の遮光膜15が設けられている。また、有効画素領域21上の絶縁膜14およびOPB画素領域上の第2の遮光膜15の上には平坦化膜16が設けられ、さらにこの上にカラーフィルタ17およびオンチップレンズ18が設けられている。このように、従来の固体撮像素子では、要求される遮光特性を実現するために、OPB画素領域22は第1の遮光膜13と絶縁膜14上の第2の遮光膜15との二つの遮光膜で覆われている。
【0004】
ところが、図3に示すようにOPB画素領域22に二重に遮光膜13,15を設けた場合、有効画素領域21とOPB画素領域22とで大きな段差を生じる。これにより、その後に形成される平坦化膜16が充分に平坦化されず、段差が残ってしまう。そのため、さらにその後の保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程、特にカラーフィルタ17の塗布形成時に、この段差により有効画素領域21とOPB画素領域22との境界付近でカラーフィルタ17の膜厚が不均一となってしまう。そして、このカラーフィルタ17の膜厚の不均一性は、有効画素領域21周縁部における色および感度の不均一性を引き起こし、その程度によっては撮像不良を生じる。
【0005】
このように二重に遮光膜を設けた固体撮像素子における色・感度不均一性を抑えるため、有効画素領域21とOPB画素領域22との段差を低減する技術として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
【0006】
特許文献1には、有効画素とOPB画素との間にダミー画素を設けることによって、二重に設けた遮光膜によるセンサ表面形状の段差を従来よりもゆるやかなものとすることが記載されている。これにより、センサ表面上部にカラーフィルタを形成した場合、このカラーフィルタの膜厚の均一性を向上させることが可能となるというものである。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−110045号公報(段落番号0012、図1,図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載のように、有効画素とOPB画素との間にダミー画素を設け、このダミー画素によってセンサ表面形状の段差を吸収させるようにすると、ダミー画素の領域分だけ固体撮像素子全体が大きくなってしまう。
【0009】
そこで、本発明においては、有効画素とOPB画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とOPB画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子は、転送電極上に第1の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第2の遮光膜および上層膜を順次形成した固体撮像素子において、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第2の遮光膜が形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
本発明の固体撮像素子では、光学的黒画素領域上に設けた第2の遮光膜が、薄膜化された絶縁膜上に形成されているため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第2の遮光膜の上面との段差が低減される。
【0012】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、転送電極上に第1の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第2の遮光膜および上層膜を順次形成する固体撮像素子の製造方法において、絶縁膜の形成後、光学的黒画素領域上の絶縁膜を薄膜化し、この薄膜化した絶縁膜上に第2の遮光膜を形成することを特徴とする。
【0013】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化された後、この薄膜化された絶縁膜上に第2の遮光膜が形成されるため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第2の遮光膜の上面との段差が低減された固体撮像素子が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とOPB画素領域との境界付近の断面図である。
【0015】
図1に示すように、本実施形態における固体撮像素子は、CCDの転送電極11上に第1の遮光膜12,13および絶縁膜14が設けられ、さらにOPB画素領域22の絶縁膜14上に第2の遮光膜15が設けられている。図3に示した従来例との相違点は、有効画素領域21上を除くOPB画素領域22上の絶縁膜14、すなわち第2の遮光膜15下が薄膜化されていることである。第2の遮光膜15は、この薄膜化された絶縁膜14上に形成されている。
【0016】
このOPB画素領域22上の絶縁膜14の薄膜化は、絶縁膜14形成後、有効画素領域21をフォトレジストでマスキングし、OPB画素領域22上の絶縁膜14をドライエッチングすることにより行う。但し、OPB画素領域22の第1の遮光膜13までエッチングされた場合、OPB画素領域22の遮光能力が低下してしまうため、第1の遮光膜13まで削られない程度の残膜マージンが確保されるエッチング量とする。
【0017】
このように有効画素領域21上を除いてOPB画素領域22上のみ絶縁膜14を薄膜化することによって、有効画素領域21上の絶縁膜14の上面とOPB画素領域22上の第2の遮光膜15の上面との段差をこの絶縁膜14の薄膜化量に相当する分だけ低減することができる。したがって、その後にこれらの有効画素領域21上の絶縁膜14およびOPB画素領域上の第2の遮光膜15の上に形成される上層膜としての平坦化膜16を充分に平坦化することができる。これにより、平坦化膜16の膜厚不均一による感度むらが低減される。
【0018】
また、この平坦化膜16の上に上層膜としての保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程においても膜厚を均一にすることが可能となる。特に、上層膜としてカラーフィルタ17を形成した場合、このカラーフィルタ17の膜厚が均一となることによって、有効画素領域21周縁部における色および感度が均一となるため、カラーフィルタ17の膜厚不均一による色むらおよび感度むらが低減される。
【0019】
さらに、図1に示すように、カラーフィルタ17上にオンチップレンズ18を形成する場合においても、平坦化膜16が充分に平坦化されることから、カラーフィルタ17上に形成されるオンチップレンズ18の変形が防止される。これにより、オンチップレンズ18の変形による感度むらの発生が防止される。
【0020】
なお、本実施形態においては、絶縁膜14の薄膜化方法としてドライエッチングによる方法について説明したが、ウエットエッチング、研削や研磨などにより行うことも可能である。要するに、OPB画素領域22上の絶縁膜14を、OPB画素領域22の第1の遮光膜13まで削られない程度の残膜マージンを確保して薄膜化することができる方法であればよい。
【0021】
また、本実施形態においては、上層膜として平坦化膜16およびカラーフィルタ17を例にとって説明したが、有効画素領域21上の絶縁膜14およびOPB画素領域上の遮光膜15の上に形成する上層膜はこれらに限定されるものではない。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【0023】
(1)光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第2の遮光膜が形成されていることから、有効画素とOPB画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とOPB画素領域との段差を低減することができ、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することができる。
【0024】
(2)有効画素領域とOPB画素領域との段差が低減された上層膜上にカラーフィルタを備えた場合、カラーフィルタの膜厚が均一となるため、カラーフィルタの膜厚不均一による色むらおよび感度むらを低減することができる。
【0025】
(3)有効画素領域とOPB画素領域との段差が低減された上層膜上にオンチップレンズを備えた場合、オンチップレンズの変形が防止されるため、オンチップレンズの変形による感度むらの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とOPB画素領域との境界付近の断面図である。
【図2】CCDを用いた固体撮像素子の平面図である。
【図3】従来の固体撮像素子の有効画素領域とOPB画素領域との境界付近の断面図である。
【符号の説明】
11 転送電極
12,13 第1の遮光膜
14 絶縁膜
15 第2の遮光膜
16 平坦化膜
17 カラーフィルタ
18 オンチップレンズ
21 有効画素領域
22 OPB(光学的黒)画素領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a solid-state imaging device and an effective black region by reducing a step between an effective pixel region and an optical black (hereinafter, referred to as “OPB”) pixel region. The present invention relates to a solid-state imaging device with improved uniformity of color and sensitivity at a peripheral portion of a pixel region.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a plan view of a solid-state imaging device using a CCD (Charge Coupled Device). As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device has a structure in which an
[0003]
FIG. 3 is a sectional view showing the vicinity of a boundary between an
[0004]
However, when the light shielding films 13 and 15 are provided in the
[0005]
As a technique for reducing the level difference between the
[0006]
Patent Literature 1 describes that by providing a dummy pixel between an effective pixel and an OPB pixel, a step of a sensor surface shape due to a doubly provided light-shielding film is made gentler than before. . Thereby, when a color filter is formed on the upper surface of the sensor, it is possible to improve the uniformity of the film thickness of the color filter.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-110045 (paragraph number 0012, FIGS. 1 and 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described in Patent Literature 1, when a dummy pixel is provided between an effective pixel and an OPB pixel, and the step of the sensor surface shape is absorbed by the dummy pixel, the entire solid-state imaging device is equivalent to the area of the dummy pixel. It gets bigger.
[0009]
Therefore, in the present invention, the color and sensitivity at the periphery of the effective pixel region are reduced by reducing the step between the effective pixel region and the OPB pixel region without providing a dummy pixel between the effective pixel and the OPB pixel. The aim is to improve the uniformity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device in which a first light-shielding film is formed on a transfer electrode, and an insulating film, a second light-shielding film in an optical black pixel region, and an upper layer film are sequentially formed. The insulating film on the black pixel region is thinned, and a second light-shielding film is formed on the thinned insulating film.
[0011]
In the solid-state imaging device of the present invention, since the second light-shielding film provided on the optical black pixel region is formed on the thinned insulating film, the second light-shielding film is optically connected to the upper surface of the insulating film on the effective pixel region. A step with the upper surface of the second light-shielding film on the black pixel region is reduced.
[0012]
The method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is directed to a solid-state imaging device in which a first light-shielding film is formed on a transfer electrode, and an insulating film, a second light-shielding film in an optical black pixel region, and an upper layer film are sequentially formed. In the manufacturing method, after forming the insulating film, the insulating film on the optical black pixel region is thinned, and a second light-shielding film is formed on the thinned insulating film.
[0013]
According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, after the insulating film on the optical black pixel region is thinned, the second light-shielding film is formed on the thinned insulating film. A solid-state imaging device in which a step between the upper surface of the insulating film on the pixel region and the upper surface of the second light-shielding film on the optical black pixel region is reduced is obtained.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view near a boundary between an effective pixel region and an OPB pixel region of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
[0015]
As shown in FIG. 1, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, first light-shielding films 12 and 13 and an insulating film 14 are provided on a transfer electrode 11 of a CCD, and further on an insulating film 14 in an
[0016]
The thinning of the insulating film 14 on the
[0017]
As described above, by thinning the insulating film 14 only on the
[0018]
In addition, it is possible to make the film thickness uniform in a resist coating process for forming a protective film or the like as an upper layer film on the flattening film 16. In particular, when the color filter 17 is formed as the upper layer film, the color filter 17 becomes uniform, and the color and sensitivity at the periphery of the
[0019]
Further, as shown in FIG. 1, even when the on-chip lens 18 is formed on the color filter 17, since the flattening film 16 is sufficiently flattened, the on-chip lens formed on the color filter 17 is formed. 18 is prevented from being deformed. As a result, unevenness in sensitivity due to deformation of the on-chip lens 18 is prevented.
[0020]
In the present embodiment, a method using dry etching has been described as a method for thinning the insulating film 14, but it is also possible to perform wet etching, grinding, polishing, or the like. In short, any method can be used as long as the insulating film 14 on the
[0021]
In the present embodiment, the planarization film 16 and the color filter 17 have been described as an example of the upper layer film. However, the upper layer formed on the insulating film 14 on the
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0023]
(1) Since the insulating film on the optical black pixel region is thinned and the second light-shielding film is formed on the thinned insulating film, a dummy pixel is provided between the effective pixel and the OPB pixel. Can be provided, the level difference between the effective pixel area and the OPB pixel area can be reduced, and the uniformity of color and sensitivity at the periphery of the effective pixel area can be improved.
[0024]
(2) When a color filter is provided on the upper layer film in which the step between the effective pixel region and the OPB pixel region is reduced, the film thickness of the color filter becomes uniform, and color unevenness due to the non-uniform film thickness of the color filter and Sensitivity unevenness can be reduced.
[0025]
(3) When the on-chip lens is provided on the upper layer film in which the step between the effective pixel area and the OPB pixel area is reduced, the deformation of the on-chip lens is prevented, so that the sensitivity unevenness due to the deformation of the on-chip lens occurs. Is prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view near a boundary between an effective pixel region and an OPB pixel region of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a solid-state imaging device using a CCD.
FIG. 3 is a cross-sectional view near a boundary between an effective pixel area and an OPB pixel area of a conventional solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 transfer electrodes 12, 13 first light shielding film 14 insulating film 15 second light shielding film 16 flattening film 17 color filter 18 on-
Claims (4)
前記光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に前記第2の遮光膜が形成されていることを特徴とする固体撮像素子。In a solid-state imaging device, a first light-shielding film is formed on a transfer electrode, and an insulating film, a second light-shielding film in an optical black pixel region, and an upper film are sequentially formed.
A solid-state imaging device, wherein an insulating film on the optical black pixel region is thinned, and the second light-shielding film is formed on the thinned insulating film.
前記絶縁膜の形成後、前記光学的黒画素領域上の絶縁膜を薄膜化し、
この薄膜化した絶縁膜上に前記第2の遮光膜を形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。In a method for manufacturing a solid-state imaging device, a first light-shielding film is formed on a transfer electrode, and an insulating film, a second light-shielding film in an optical black pixel region, and an upper layer film are sequentially formed.
After the formation of the insulating film, the insulating film on the optical black pixel region is thinned,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising forming the second light-shielding film on the thinned insulating film.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
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