JP2008218755A - Photoelectric conversion device and image pickup system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device and an imaging system.
画素(単位画素)を1次元あるいは2次元に配列した光電変換装置において、画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを設ける場合がある。オプティカルブラック画素領域は、遮光層で覆われていて、光が入らないような構造となっている。 In a photoelectric conversion device in which pixels (unit pixels) are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, an effective pixel region for outputting a pixel signal and an optical black pixel region for outputting a black reference signal may be provided. The optical black pixel region is covered with a light shielding layer and has a structure that does not allow light to enter.
遮光層の下において、配線層が、バリアメタル層を介して、ビアプラグやコンタクトプラグに接続されることがある。また、ビアプラグが、バリアメタル層を介して、配線層に接続されることがある。コンタクトプラグが、バリアメタル層を介して、基板の半導体領域に接続されることがある。 Under the light shielding layer, the wiring layer may be connected to a via plug or a contact plug through a barrier metal layer. In addition, the via plug may be connected to the wiring layer through the barrier metal layer. The contact plug may be connected to the semiconductor region of the substrate through the barrier metal layer.
これらのバリアメタル層の主成分であるTiは、配線層の主成分であるAlに比べて反射率が小さい。そのため、バリアメタル層は、遮光層の下に形成されるので、遮光層の下に入射した光の多重反射を防止する低反射膜として機能する。これにより、光電変換装置のスミアを低減できる。 Ti which is the main component of these barrier metal layers has a lower reflectance than Al which is the main component of the wiring layer. Therefore, since the barrier metal layer is formed under the light shielding layer, it functions as a low reflection film that prevents multiple reflection of light incident under the light shielding layer. Thereby, the smear of a photoelectric conversion apparatus can be reduced.
一方、バリアメタル層の主成分であるTiは、配線層の主成分であるAlに比べて水素吸蔵効果が高い。そのため、バリアメタル層は、水素アニール時に水素を吸蔵し、Si−SiO2界面近傍の水素終端効果(水素アニール効果)を弱めることがある。これにより、暗電流が増大するおそれがある。 On the other hand, Ti, which is the main component of the barrier metal layer, has a higher hydrogen storage effect than Al, which is the main component of the wiring layer. Therefore, the barrier metal layer occludes hydrogen during hydrogen annealing and may weaken the hydrogen termination effect (hydrogen annealing effect) in the vicinity of the Si—SiO 2 interface. This may increase the dark current.
それに対して、特許文献1に示された技術では、水素吸蔵効果の高い低反射膜が、暗電流が特に問題となる領域(CCDの垂直転送レジスタの上方の一部)で部分的に開口されている。これにより、暗電流が特に問題となる領域において、暗電流が増大することを低減している。 On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 1, the low reflection film having a high hydrogen storage effect is partially opened in a region where dark current is particularly problematic (a part above the vertical transfer register of the CCD). ing. As a result, an increase in dark current is reduced in a region where dark current is particularly problematic.
また、特許文献2に示された技術では、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層が形成されて、そのチタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層に水素が供給されて、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層が水素過飽和状態にされている。これにより、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層の水素吸蔵効果を弱めて、暗電流が増大することを低減している。
特許文献1及び特許文献2に示された技術では、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域とで、チタン層の単位画素あたりの面積が異なる傾向にある。これにより、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域とで、水素アニール効果が異なり、暗電流差が生じることがある。 In the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the effective pixel area and the optical black pixel area tend to have different areas per unit pixel of the titanium layer. As a result, the hydrogen annealing effect differs between the effective pixel region and the optical black pixel region, and a dark current difference may occur.
本発明の目的は、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる光電変換装置及び撮像システムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the photoelectric conversion apparatus and imaging system which can reduce the dark current difference of an effective pixel area | region and an optical black pixel area | region.
本発明の第1側面に係る光電変換装置は、画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを有する光電変換装置であって、光電変換部と、前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる遮光層と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記遮光層の下面に沿って配置され、前記遮光層よりも反射率が低く前記遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第1の材料で形成された第1の材料層とを備え、前記第1の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さいことを特徴とする。 A photoelectric conversion device according to a first aspect of the present invention is a photoelectric conversion device having an effective pixel region for outputting a pixel signal and an optical black pixel region for outputting a black reference signal, wherein the photoelectric conversion unit In each of the effective pixel region and the optical black pixel region, a light-shielding layer provided above the photoelectric conversion unit and having different areas per unit pixel in the effective pixel region and the optical black pixel region. A first material layer formed along a lower surface of the light shielding layer and formed of a first material having a lower reflectance than the light shielding layer and a higher hydrogen storage capacity than the light shielding layer; The area per unit pixel of the material layer is smaller than the area per unit pixel of the light shielding layer in the optical black pixel region.
本発明の第2側面に係る撮像システムは、本発明の第1側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。 An imaging system according to a second aspect of the present invention processes a photoelectric conversion device according to the first aspect of the present invention, an optical system for imaging light onto the photoelectric conversion device, and a signal output from the photoelectric conversion device. And a signal processing unit for generating image data.
本発明によれば、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる。 According to the present invention, the dark current difference between the effective pixel region and the optical black pixel region can be reduced.
本明細書では、実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。しかし本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、適宜変形が可能であり、更に複数の実施形態を組み合わせたものであってもよい。また、本明細書において、“上”“下”とは、半導体基板においてデバイスが配される一主面を基準に、基板深部方向を“下”方向、これと逆方向を“上”方向とする。 In the present specification, the present invention will be described in detail with reference to embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, can be modified as appropriate, and may be a combination of a plurality of embodiments. In this specification, “upper” and “lower” refer to a main surface on which a device is arranged on a semiconductor substrate as a reference, the substrate deep direction as the “down” direction, and the opposite direction as the “upper” direction. To do.
なお、材料基板である基板を「基板」と表現するが、このような材料基板が処理されて、例えば、1又は複数の半導体領域等が形成された状態の部材、又は、一連の製造工程の途中にある部材、又は、一連の製造工程を経た部材を基板と呼ぶこともできる。
本発明の第1実施形態に係る光電変換装置1を、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図である。
Note that a substrate that is a material substrate is expressed as a “substrate”, but such a material substrate is processed to form, for example, a member in which one or a plurality of semiconductor regions and the like are formed, or a series of manufacturing steps. A member in the middle or a member that has undergone a series of manufacturing steps can also be called a substrate.
A photoelectric conversion device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention.
光電変換装置1は、例えば、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどに用いられる。図1に示すように、光電変換装置1は、有効画素領域111と、オプティカルブラック画素領域(以下、OB画素領域とする)112とを備える。
The photoelectric conversion apparatus 1 is used for a digital camera, a video camera, a copying machine, a facsimile, and the like, for example. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 1 includes an
有効画素領域111は、画像信号(画素信号)を水平走査回路(図示せず)に出力するための複数の画素(単位画素)を含む。有効画素領域111では、フォトダイオード(光電変換部)PDへ光が入射されるとともに、トランジスタ(例えば図示しない増幅MOSトランジスタ)への光の入射を低減させるように配置されている。
The
OB画素領域112は、黒階調の基準信号(黒基準信号)を水平走査回路(図示せず)により出力するための複数の画素(単位画素)を含む。
The
有効画素領域111の画素と、OB画素領域112の画素とは、その基本的な構成は同様である。すなわち、画素(単位画素)は、半導体領域101、半導体領域102、転送MOSトランジスタ103、フローティングディフュージョン領域(以下、FD領域とする)104及びコンタクトプラグ105を備える。画素は、第1の配線層106、第1のビアプラグ107、第2の配線層108、第2のビアプラグ109、第3の配線層110及びパッシベーション膜(上部層)113を備える。
The basic configuration of the pixels in the
半導体領域101は、第1導電型(例えば、P型)の半導体領域である。
The
半導体領域102は、第1導電型と反対導電型である第2導電型(例えば、N型)の半導体領域である。ここで、半導体領域101と半導体領域102とは、その境界近傍にPN接合を形成し、光電変換部として機能するフォトダイオードPDを構成する。第2導電型の電荷がキャリアである場合、半導体領域102が電荷を蓄積する。
The
転送MOSトランジスタ103は、活性化させるための信号がゲートに供給された際に、フォトダイオードPDの半導体領域102に蓄積されていた電荷をFD領域104へ転送する。
The
FD領域104は、第2導電型の半導体領域であり、フォトダイオードPDから転送MOSトランジスタ103を介して電荷が転送される。FD領域104は、転送MOSトランジスタ103のドレイン領域としても機能する。
The
コンタクトプラグ105は、FD領域104と第1の配線層106とを接続する。
The
第1の配線層106は、第1のビアプラグ107を介して第2の配線層108に接続される。
The
第2の配線層108は、第2のビアプラグ109を介して第3の配線層110に接続される。
The
ここで、第1の配線層106、第2の配線層108及び第3の配線層110(の後述のコア層)は、遮光層として機能している。有効画素領域111の画素では、フォトダイオードPDの上方の配線層106,108,110が開口されている。それに対して、OB画素領域112の画素では、フォトダイオードPDの上方も配線層106,108,110に覆われている。この点で、有効画素領域111の画素とOB画素領域112の画素とが異なる。
Here, the
パッシベーション膜113は、後述のコア層(遮光層)を含む第3の配線層110の上面に沿って有効画素領域111及びOB画素領域112を延びている。パッシベーション膜113は、例えば、窒化シリコンで形成される。パッシベーション膜113は、水素を含むことが可能であり、熱処理時に水素を拡散して、Si−SiO酸化膜界面の欠陥を修復することができる。すなわち、パッシベーション膜113は、水素供給層として機能する。パッシベーション膜113は、有効画素領域111とOB画素領域112との全面に形成されている。これにより、別途長時間のプラズマ処理を行わなくても、有効画素領域111とOB画素領域112とで、チタン層及び窒化チタン層を一様に水素過飽和状態にすることができる。
The
なお、パッシベーション膜113は、水素アニール処理後に除去してもよい。パッシベーション膜113を除去することにより、光路中の屈折率を合わせることが容易となり、光電変換部への光の入射率を向上させることが可能となる。
Note that the
次に、第2のビアプラグ109及び第3の配線層110の詳細構成を、図2を用いて説明する。図2は、図1の破線領域114の拡大断面図である。
Next, detailed configurations of the second via
第2のビアプラグ109は、第1のバリアメタル層109a及びコア層109bを備える。
The second via
第1のバリアメタル層109aは、チタン層201及び窒化チタン層202を含む。チタン層201は、窒化チタン層202を覆うように形成される。チタン層(第1の材料層)201は、チタン(第1の材料)で形成される。窒化チタン層202は、コア層109bを覆うように形成される。窒化チタン層202は、窒化チタン(第2の材料)で形成される。
The first
ここで、チタン層201は、後述のアルミニウム合金層(遮光層)205よりも反射率が低くアルミニウム合金層(遮光層)205よりも水素吸蔵能力が高いチタン(第1の材料)で形成されている。
Here, the
コア層109bは、タングステン層203を含む。タングステン層203は、窒化チタン層202の凹み部分に埋め込んで形成される。タングステン層203は、タングステンで形成される。
The
一方、第3の配線層110は、第2のバリアメタル層110a及びコア層110bを備える。
On the other hand, the
第2のバリアメタル層110aは、窒化チタン層204及び窒化チタン層206を含む。窒化チタン層204は、コア層110bの下面に沿って延びている。また、窒化チタン層204は、第2のビアプラグ109とコア層110bとの間にも形成される。窒化チタン層204は、窒化チタンで形成される。窒化チタン層206は、コア層110bの上に形成される。窒化チタン層206は、窒化チタンで形成される。
The second barrier metal layer 110 a includes a titanium nitride layer 204 and a titanium nitride layer 206. The titanium nitride layer 204 extends along the lower surface of the
コア層110bは、遮光層として機能する。コア層110bは、アルミニウム合金層205を含む。アルミニウム合金層205は、窒化チタン層204の上に形成される。アルミニウム合金層205は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金で形成される。
The
ここで、第2のビアプラグ109と第3の配線層110とを比較すると、コア層がバリアメタル層で挟まれた構造をしている点で共通している。しかし、第2のビアプラグ109がチタン層を含むのに対して、第3の配線層110は、チタン層を含まない点で異なる。つまり、水素吸蔵効果の高いチタン層は、プラグの接続領域のみに設けられており、遮光層下面の全面には設けられていない。
Here, the second via
なお、有効画素領域111に配された第3の配線層110の下部にもチタンで形成された層が配されていないが、チタンで形成された層を部分的に配することも可能である。また、第1の配線層106及び第2の配線層108の構成は、第3の配線層110の構成と基本的に同様であるが、窒化チタン層の下面に沿ってチタン層が形成されている点で異なる。すなわち、第1の配線層106及び第2の配線層108では、チタン層がコア層の下面に沿って配置されている。また、窒化チタン層がコア層の下面に沿ってコア層とチタン層との間に配置されている。
Note that a layer formed of titanium is not disposed below the
このように、OB画素領域112において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積に比べて(相対的に)小さくなっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とOB画素領域とで、略同一とすることが可能となる。このため、有効画素領域とOB画素領域とで、水素アニール効果(水素シンタリング効果)の度合いの差を低減することが可能となり、暗電流差を低減することが可能となる。
Thus, in the
次に、比較例に係る光電変換装置300を、図3及び図4を用いて説明する。図3は、比較例に係る光電変換装置300の構造を示す断面図である。図4は、図3の破線領域301の拡大断面図である。なお、図1及び図2と異なる部分を中心に説明し、同様の部分に関しては説明を省略する。
Next, a
図3に示すように、比較例に係る光電変換装置300の画素は、コンタクトプラグ305、第1の配線層306、第1のビアプラグ307、第2の配線層308、第2のビアプラグ309及び第3の配線層310の構成が図1及び図2と異なる。
As shown in FIG. 3, the pixel of the
例えば、図4に示すように、第2のビアプラグ309は、コア層309bを備える。コア層309bは、タングステン層403を含む。タングステン層403は、窒化チタン層202の凹み部分から第3の配線層310のコア層110bまで延びている。
For example, as shown in FIG. 4, the second via
一方、第3の配線層310は、第3のバリアメタル層310cを備える。第3のバリアメタル層310cは、チタン層404及び窒化チタン層405を含む。チタン層404は、第3の配線層310の下面のほぼ全面に渡って延びている。チタン層404は、チタンで形成される。
On the other hand, the
この場合、OB画素領域112において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積とほぼ同じになっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とOB画素領域とで略同一とすることが困難になる。このため、有効画素領域とOB画素領域とで、水素アニール効果(水素シンタリング効果)の度合いの差を低減することが困難となり、暗電流差を低減することが困難となる。これにより、実画像の黒とOB画素領域の黒のレベルに差を生じさせ、色かぶり等の劣化した画像をもたらす。
In this case, in the
このような現象が生じるのは、水素吸蔵効果が高いチタン層の単位画素あたりの面積が有効画素領域とOB画素領域とで異なることに原因がある。チタン層の単位画素あたりの面積を概略同じにすることにより、有効画素領域とOB画素領域との暗電流差を低減することが可能となり、良好な画質が得られる。 Such a phenomenon occurs because the area per unit pixel of the titanium layer having a high hydrogen storage effect is different between the effective pixel region and the OB pixel region. By making the area per unit pixel of the titanium layer substantially the same, it becomes possible to reduce the dark current difference between the effective pixel region and the OB pixel region, and good image quality can be obtained.
次に、図1に示した光電変換装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the photoelectric conversion device illustrated in FIG. 1 will be described.
まず、シリコンウエハ等からなる半導体基板101を用意して、LOCOS法等により素子分離領域115を半導体基板101に形成する。次に、フォトレジストパターンを形成してイオン注入および熱処理を行い、例えばフォトダイオードを構成するための半導体領域102を半導体基板101に形成する。
First, a
そして、転送MOSトランジスタ103を含むトランジスタ形成のため、半導体基板101表面にSiO2膜116を形成し、このSiO2膜116上に多結晶シリコンからなる電極117を形成する。続いてフォトレジストパターンを形成してイオン注入および熱処理を行い、例えば転送MOSトランジスタ103のドレイン領域となるFD領域104を半導体基板101に形成する。
Then, in order to form a transistor including the
次にCVD法などにより、第1の絶縁膜118を有効画素領域111、OB画素領域112、これらを駆動するための周辺回路領域(図示せず)上に形成し、表面をCMP等により平坦化する。
Next, the first insulating
次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第1の絶縁膜118のコンタクトプラグ105に対応する領域にコンタクトホールを形成する。
Next, a photoresist pattern is formed and etched to form a contact hole in a region corresponding to the
続いて、スパッタリング、CVD法等によりチタン、窒化チタンをコンタクトホールおよび第1の絶縁膜118の表面に成膜する。次に、タングステンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。CVD法等により第1の絶縁膜118の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、コンタクトプラグ105を形成する。
Subsequently, titanium and titanium nitride are formed on the contact holes and the surface of the first insulating
次に、第1の配線層106を形成するため、第1の絶縁膜118上に窒化チタンをスパッタリング、CVD法等などにより成膜し、アルミニウムと銅とを含むアルミニウム合金をその上に成膜する。そして、窒化チタンを成膜し、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第1の配線層106を形成する。
Next, in order to form the
次に、全面に第2の絶縁膜119を形成し、表面をCMP等により平坦化する。フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第2の絶縁膜の第1のビアプラグ107に対応する領域にビアホールを形成する。続いて、スパッタリング、CVD法等によりチタン、続けて窒化チタンをビアホールおよび第2の絶縁膜119の表面に成膜する。タングステンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。
Next, a second
次に、CMP法等により第2の絶縁膜119の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、第1のビアプラグ107を形成する。
Next, tungsten, titanium nitride, and titanium are polished by CMP or the like until the surface of the second
次に、第2の配線層108を形成するため、第2の絶縁膜119上に窒化チタンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。第1の配線層と同様にアルミニウム合金を成膜する。続けて、窒化チタンを成膜し、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第2の配線層108を形成する。
Next, in order to form the
次に、全面に第3の絶縁膜120を形成し、表面をCMP等により平坦化する。フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第3の絶縁膜120の第2のビアプラグ109に対応する領域にビアホールを形成する。
Next, a third
続いて、スパッタリング、CVD法等によりチタン、窒化チタンをビアホールおよび第3の絶縁膜120の表面に成膜し、タングステンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。そして、CMP法等により第3の絶縁膜120の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、第2のビアプラグ109を形成する。
Subsequently, titanium and titanium nitride are formed on the surface of the via hole and the third
次に、第3の配線層110を形成するため、第3の絶縁膜120の上に窒化チタンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。第1、第2の配線層106,108と同様にアルミニウム合金を成膜し、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第3の配線層110を形成する。
Next, in order to form the
次に、第3の配線層110の上部にCVD法等により窒化シリコン膜で水素供給層として機能するパッシベーション膜113を全面に形成する。これにより、図1に示す光電変換装置1が形成される。
Next, a
以上のように、OB画素領域112において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積に比べて(相対的に)小さくなっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とOB画素領域とで略同一とすることが可能となる。このため、有効画素領域とOB画素領域とで、水素吸蔵効果の差を低減することができ、水素アニール効果(水素シンタリング効果)の度合いの差を低減することが可能となる。この結果、有効画素領域111とOB画素領域112との暗電流差を低減することが可能となり、高いS/N比を有する光電変換装置を提供できる。
As described above, in the
また、パッシベーション膜113は、有効画素領域111とOB画素領域112との全面に形成される。これにより、特許文献2に示された技術のように別途長時間のプラズマ処理を行わなくても、有効画素領域111とOB画素領域112とで、チタン層及び窒化チタン層を一様に水素過飽和状態にすることができる。この結果、有効画素領域111とOB画素領域112との暗電流差を低コストで低減することができる。
The
次に、第1実施形態に係る光電変換装置1を適用した撮像システムの一例を、図8を用いて説明する。図8は、第1実施形態に係る光電変換装置1を適用した撮像システムの構成図である。 Next, an example of an imaging system to which the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration diagram of an imaging system to which the photoelectric conversion device 1 according to the first embodiment is applied.
撮像システム90は、図8に示すように、主として、光学系、撮像装置86及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター91、撮影レンズ92及び絞り93を備える。撮像装置86は、光電変換装置1を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路95、A/D変換器96、画像信号処理部97、メモリ部87、外部I/F部89、タイミング発生部98、全体制御・演算部99、記録媒体88及び記録媒体制御I/F部94を備える。なお、信号処理部は、記録媒体88を備えなくても良い。
As shown in FIG. 8, the
シャッター91は、光路上において撮影レンズ92の手前に設けられ、露出を制御する。
The
撮影レンズ92は、入射した光を屈折させて、撮像装置86の光電変換装置1へ被写体の像を結像させる。
The
絞り93は、光路上において撮影レンズ92と光電変換装置1との間に設けられ、撮影レンズ92を通過後に光電変換装置1へ導かれる光の量を調節する。
The
撮像装置86の光電変換装置1は、光電変換装置1に結像された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置86は、その画像信号を光電変換装置1から読み出して出力する。
The photoelectric conversion device 1 of the
撮像信号処理回路95は、撮像装置86に接続されており、撮像装置86から出力された画像信号を処理する。
The imaging
A/D変換器96は、撮像信号処理回路95に接続されており、撮像信号処理回路95から出力された処理後の画像信号(アナログ信号)をデジタル信号へ変換する。
The A /
画像信号処理部97は、A/D変換器96に接続されており、A/D変換器96から出力された画像信号(デジタル信号)に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部87、外部I/F部89、全体制御・演算部99及び記録媒体制御I/F部94などへ供給される。
The image
メモリ部87は、画像信号処理部97に接続されており、画像信号処理部97から出力された画像データを記憶する。
The
外部I/F部89は、画像信号処理部97に接続されている。これにより、画像信号処理部97から出力された画像データを、外部I/F部89を介して外部の機器(パソコン等)へ転送する。
The external I /
タイミング発生部98は、撮像装置86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97に接続されている。これにより、撮像装置86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置86、撮像信号処理回路95、A/D変換器96及び画像信号処理部97がタイミング信号に同期して動作する。
The
全体制御・演算部99は、タイミング発生部98、画像信号処理部97及び記録媒体制御I/F部94に接続されており、タイミング発生部98、画像信号処理部97及び記録媒体制御I/F部94を全体的に制御する。
The overall control /
記録媒体88は、記録媒体制御I/F部94に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部97から出力された画像データを、記録媒体制御I/F部94を介して記録媒体88へ記録する。
The recording medium 88 is detachably connected to the recording medium control I / F unit 94. As a result, the image data output from the image
以上の構成により、光電変換装置1において良好な画像信号が得られれば、良好な画像(画像データ)を得ることができる。 With the above configuration, if a good image signal is obtained in the photoelectric conversion device 1, a good image (image data) can be obtained.
次に、本発明の第2実施形態に係る光電変換装置500を、図5を用いて説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る光電変換装置500の構造を示す断面図である。なお、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
Next, a
光電変換装置500は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるが、第1の配線層506、第2の配線層508及び第3の配線層510の構造が第1実施形態と異なる。すなわち、遮光層(第1の配線層506、第2の配線層508及び第3の配線層510)の下面の一部にチタン層が形成されている。このチタン層は、有効画素領域とOB画素領域とで略同一のパターンを有する。
The basic structure of the
なお、OB画素領域112において、チタン層の単位画素あたりの面積が遮光層の単位画素あたりの面積に比べて(相対的に)小さくなっている点は、第1実施形態と同様である。
Note that, in the
また、光電変換装置500の製造方法が次の点で第1実施形態と異なる。
Moreover, the manufacturing method of the
第1の配線層506を形成するため、第1の絶縁膜118の上にチタン、窒化チタンをスパッタリング、CVD法等などにより成膜する。次に、アルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第1の配線層506を形成する。
In order to form the
次に、第2の配線層508を形成するため、第2の絶縁膜119の上にチタン、窒化チタンをスパッタリング、CVD法等により成膜する。アルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第2の配線層508を形成する。
Next, in order to form the
そして、第3の絶縁膜120の上にスパッタリング、CVD法等によりチタンを成膜する。成膜したチタンが有効画素領域111とOB画素領域112とで同一の形状となるようにパターニングする。スパッタリング、CVD法等などにより窒化チタンを成膜して、アルミニウム合金を成膜し、窒化チタンを成膜する。次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第3の配線層510を形成する。
Then, titanium is formed on the third
次に、本発明の第3実施形態に係る光電変換装置600を、図6を用いて説明する。図6は、本発明の第3実施形態に係る光電変換装置600の構造を示す断面図である。なお、第2実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
Next, a
光電変換装置600は、基本的な構成は第2実施形態と同様であるが、第3の配線層610の構造が第2実施形態と異なる。すなわち、第3の配線層610(第1遮光層)の下面にチタン層が形成されていない。これにより、第2実施形態に比べて、第3の配線層610に対するチタン、窒化チタンの堆積工程を省略でき、製造コストを低減できる。
The basic structure of the
特に、第3の配線層610は、電源やグランドの電位を供給する配線に用いられることがあるため、その他の配線層(第2遮光層)506,508に比べ比較的微細なパターンを必要としない。従ってバリアメタル層を形成する工程を省略することが可能である。その他の配線層506,508は、微細なパターン精度が要求されるため、バリアメタル層が設けられている。これにより、微細なパターンを形成することが可能となる。
In particular, since the
なお、OB画素領域112において、チタン層の単位画素あたりの面積が遮光層の単位画素あたりの面積に比べて(相対的に)小さくなっている点は、第2実施形態と同様である。
Note that, in the
また、光電変換装置600の製造方法が次の点で第2実施形態と異なる。
Moreover, the manufacturing method of the
第2のビアプラグ109の形成後、第3の絶縁膜120の上にスパッタリング、CVD法等などによりアルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第3の配線層610を形成する。
After the formation of the second via
次に、本発明の第4実施形態に係る光電変換装置700を、図7を用いて説明する。図7は、本発明の第4実施形態に係る光電変換装置700の構造を示す断面図である。なお、第3実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
Next, a
光電変換装置700は、基本的な構成は第3実施形態と同様であるが、第2のビアプラグ709の構造が第3実施形態と異なる。すなわち、第2のビアプラグ709がバリアメタル層を含まない。これにより、チタン層の形状を有効画素領域111とOB画素領域112とで同一の形状にすることができる。また、第2のビアプラグ709形成時のチタン/窒化チタン形成工程を省略でき、製造コストをさらに低減できる。
The basic structure of the
特に、第3の配線層610は、電源やグランドの電位を供給する配線に用いられることがあるため、その他の配線層506,508に比べ比較的微細な配線を必要としない。従って、第2のビアプラグ709は、その径を大きくすることが可能であるため、安価な工程で実現することができる。
In particular, the
また、光電変換装置700の製造方法が次の点で第2実施形態と異なる。
Moreover, the manufacturing method of the
第2の配線層508の形成後、全面に第3の絶縁膜120を形成し、表面をCMP等により平坦化する。次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第2の絶縁膜の第2のビアプラグ709に対応する領域にビアホールを形成する。続いて、スパッタリング、CVD法等によりアルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第2のビアプラグ709および第3の配線層610を同時形成する。
After the formation of the
1 バリア
2 レンズ
3 絞り
4 固体撮像素子
5 撮像信号処理回路
6 A/D変換器
7 信号処理部
8 タイミング発生部
9 全体制御・演算部
10 メモリ部
11 記録媒体制御インターフェース(I/F)部
12 記録媒体
13 外部インターフェース(I/F)部
101 半導体基板
102 フォトダイオード
103 転送MOSトランジスタ
104 FD領域
105 コンタクトプラグ
106 第1の配線層
107 第1のビアプラグ
108 第2の配線層
109 第2のビアプラグ
110 第3の配線層
111 有効画素領域
112 OB画素領域
113 水素供給層
114 配線層とビアプラグの接続領域
201 チタン
202 窒化チタン
203 タングステン
204 窒化チタン
205 アルミニウムを主成分とする合金
206 窒化チタン
301 配線層とビアプラグの接続領域
302 水素供給層
401 チタン
402 窒化チタン
403 タングステン
404 チタン
405 窒化チタン
406 アルミニウムを主成分とする合金
407 窒化チタン
501 有効画素領域に配されたチタン
502 オプティカルブラック領域に配されたチタン
701 有効画素領域のビアプラグ
702 オプティカルブラック領域のビアプラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Barrier 2
Claims (7)
光電変換部と、
前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる遮光層と、
前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記遮光層の下面に沿って配置され、前記遮光層よりも反射率が低く前記遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第1の材料で形成された第1の材料層と、
を備え、
前記第1の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device having an effective pixel region for outputting a pixel signal and an optical black pixel region for outputting a black reference signal,
A photoelectric conversion unit;
A light-shielding layer provided above the photoelectric conversion unit and having different areas per unit pixel in the effective pixel region and the optical black pixel region;
In each of the effective pixel region and the optical black pixel region, a first material that is disposed along the lower surface of the light shielding layer and has a lower reflectance than the light shielding layer and a higher hydrogen storage capacity than the light shielding layer. A formed first material layer;
With
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein an area per unit pixel of the first material layer is smaller than an area per unit pixel of the light shielding layer in the optical black pixel region.
前記第1の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記第2の材料層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 In the optical black pixel region, at least a part of the optical black pixel region is disposed between the light shielding layer and the first material layer along the lower surface of the light shielding layer, and has a second hydrogen storage capability lower than that of the first material layer. A second material layer formed of the material of
2. The photoelectric conversion according to claim 1, wherein an area per unit pixel of the first material layer is smaller than an area per unit pixel of the second material layer in the optical black pixel region. apparatus.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換装置。 The area per unit pixel of the first material layer in the effective pixel region is equal to the area per unit pixel of the first material layer in the optical black pixel region. The photoelectric conversion device described.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換装置。 3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a pattern shape of the first material layer in the effective pixel region is equal to a pattern shape of the first material layer in the optical black pixel region.
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置。 5. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising an upper layer that extends along the upper surface of the light shielding layer along the effective pixel region and the optical black pixel region and can contain hydrogen. The photoelectric conversion device according to item.
光電変換部と、
前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる第1遮光層と、
前記光電変換部と前記第1遮光層との間に配置される第2遮光層と、
前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記第2遮光層の下面に沿って配置され、前記第2遮光層よりも反射率が低く前記第2遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第1の材料で形成された第1の材料層と、
前記第1の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記第1遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device having an effective pixel region for outputting a pixel signal and an optical black pixel region for outputting a black reference signal,
A photoelectric conversion unit;
A first light-shielding layer provided above the photoelectric conversion unit and having different areas per unit pixel between the effective pixel region and the optical black pixel region;
A second light-shielding layer disposed between the photoelectric conversion unit and the first light-shielding layer;
Each of the effective pixel region and the optical black pixel region is disposed along the lower surface of the second light shielding layer, has a lower reflectance than the second light shielding layer, and has a hydrogen occlusion ability than the second light shielding layer. A first material layer formed of a high first material;
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein an area per unit pixel of the first material layer is smaller than an area per unit pixel of the first light shielding layer in the optical black pixel region.
前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 6,
An optical system for imaging light onto the photoelectric conversion device;
A signal processing unit that processes the signal output from the photoelectric conversion device to generate image data;
An imaging system comprising:
Priority Applications (1)
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-
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