JP2012156334A - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像装置において、OB画素領域8の光電変換部11上部における、遮光膜19と基板10との間に成膜される膜を、シリコン酸化膜(絶縁膜22)のみで構成する。これにより、OB画素領域8における光電変換部11上部において、基板10と遮光膜19との間に電荷がチャージされるのを防ぐことができ、暗電流の発生を抑制することができる。
【選択図】図3
Description
信号処理回路は、固体撮像装置から出力される出力信号を処理する。
そこで、本発明者らは、OB画素領域115における遮光膜111の下層の構造を変えることで、暗電流の発生を抑制することを見出した。
・ 第1の実施形態:CCD型の固体撮像装置
・ 第2の実施形態:CCD型の固体撮像装置
・ 第3の実施形態:CCD型の固体撮像装置
・ 第4の実施形態:CMOS型の固体撮像装置
・ 第5の実施形態:電子機器
[1−1 全体構成]
図1に本開示の第1の実施形態に係るCCD型の固体撮像装置の概略構成図を示す。図1に示すように、本実施形態例の固体撮像装置1は、基板10に形成された複数の光電変換部11と、垂直転送部5と、水平転送部6と、出力部7とを有して構成されている。
図2に、本実施形態例の固体撮像装置1の有効画素領域9、及びOB画素領域8における要部の平面構成図を示し、図3に、有効画素領域9、及びOB画素領域8における画素の水平方向に沿う断面図、すなわち、図2のA−A線上に沿う断面図を示す。また、図4には、有効画素領域9における画素の垂直方向に沿う断面図、すなわち、図2のB−B線上に沿う断面図を示す。
第1制御配線17aは、絶縁膜22に形成されたコンタクト部16を介して第1転送電極15aに接続されており、1つの第1転送電極15aに対して1つの第1制御配線17aが対応するように形成されている。
第2制御配線17bは、絶縁膜22に形成されたコンタクト部16を介して第2転送電極15bに接続された制御電極部26aと、水平方向に隣接する制御電極部26aを接続する接続配線26bにより構成されている。すなわち、第2制御配線17bは、第2転送電極15bの列毎に形成されている。
図6〜図19を用いて、本実施形態例の固体撮像装置1の製造方法について説明する。図5、図8、図11、図15及び図17は、本実施形態例の固体撮像装置1の有効画素領域9及びOB画素領域8における製造工程を示す平面構成図である。また、図6、図9、図12、図16及び図18は、有効画素領域9及びOB画素領域8における画素の、水平方向に沿う断面を示す図であり、対応する製造工程における平面図のA−A線上に沿う断面構成図である。また、図14及び図19は、有効画素領域9の光電変換部11が形成される領域の、垂直方向に沿う断面を示す図であり、対応する製造工程における平面図のB−B線上に沿う断面構成図である。また、図10及び図13は、有効画素領域9及びOB画素領域8における転送チャネル部12が形成される領域の垂直方向に沿う断面を示す図であり、対応する製造工程における平面図のC−C線上に沿う断面構成図である。
反射防止膜20は、絶縁膜22aを形成した後、有効画素領域9の光電変換部11上部に形成する。本実施形態例では、図5に示すように、反射防止膜20は、垂直方向に延在するように形成し、画素の列毎に形成した。反射防止膜20は、絶縁膜22a上において、例えば、撮像領域4全面にシリコン窒化膜を形成し、シリコン窒化膜が有効画素領域9における光電変換部11直上に残るようにパターニングすることにより形成する。これにより、図4に示すように、有効画素領域9の光電変換部11上部にのみ反射防止膜20を形成する。
コンタクトホール16aは、第1転送電極15a及び第2転送電極15b上部の絶縁膜22bをエッチング除去することにより形成する。
第1制御配線17a及び第2制御配線17bは、コンタクト部16を含む絶縁膜22b全面に導電材料からなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法を用いて所望の形状にパターニングすることによって形成する。
一方、OB画素領域8では、光電変換部11上部は遮光膜19によって遮光されており、OB画素領域8における光電変換部11からは黒レベルの値が出力される。
次に、本開示の第2の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の平面構成は、第1の実施形態と同様であるから図示を省略する。図20に、本実施形態例の固体撮像装置における有効画素領域9及びOB画素領域8の断面構成を示す。図20は、図2のA−A線上に沿う断面に相当するものである。図20において、図3に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
第1制御配線17a及び第2制御配線17bを形成する工程までは、第1の実施形態で示した図5〜図14の工程と同様である。第1制御配線17a及び第2制御配線17bを形成した後、図21に示すように、第1制御配線17a及び第2制御配線17bを被覆する絶縁膜22cを形成する。そして、絶縁膜22c表面から第1制御配線17a及び第2制御配線17bを露出するコンタクトホール18aと、有効画素領域9における光電変換部11上部において、絶縁膜22表面から深さ方向に形成された溝部23を形成する。
次に、図23〜図25を用いて、本開示の第3の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図1と同様であるから図示を省略する。また、図23〜図25において、図2〜図4に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
[4−1 全体構成]
図26及び図27を用いて、本開示の第4の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。まず、要部の構成の説明に先立ち、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態例に係る固体撮像装置41の全体を示す概略構成図である。
図27に、本実施形態例の固体撮像装置41の有効画素領域49及びOB画素領域48における要部の断面構成を示す。図27では、画素42を構成するトランジスタの一部を代表して図示する。また、本実施形態例の固体撮像装置41は、グローバルシャッター機能を有する固体撮像装置である。
基板50は、シリコンからなる半導体基板で構成され、光入射側に、フォトダイオードからなる光電変換部51と、転送トランジスタTr1と、及び選択読み出し用トランジスタTr2を備える。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
次に、本開示の第5の実施形態に係る電子機器について説明する。図28は、本開示の第5の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
シャッタ装置202は、固体撮像装置203への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路205は、固体撮像装置203の転送動作およびシャッタ装置202のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路205から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置203の信号転送を行なう。信号処理回路204は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
Claims (12)
- 基板に形成されたフォトダイオードからなる光電変換部と、光電変換部で生成、蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し電極を備えた画素が複数形成された撮像領域と、
前記撮像領域の有効画素領域における光電変換部上部に開口部を有し、前記撮像領域のOB画素領域における光電変換部を遮光する遮光膜とを備え、
前記OB画素領域の光電変換部上部において、前記遮光膜と前記基板との間に成膜される膜は、シリコン酸化膜のみで構成されている
固体撮像装置。 - 前記遮光膜は前記読み出し電極に接続され、前記読み出し電極に所望の電位を供給する制御配線を兼ねる
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記有効画素領域に形成された前記光電変換部の直上のシリコン酸化膜層内においてのみ、反射防止膜が成膜されている
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記OB画素領域における遮光膜は、前記有効画素領域の光電変換部を囲む遮光膜よりも、基板から離れた位置に形成されている
請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記読み出し電極及び遮光膜は、W、Al、Ru、又はこれらを含む合金材料で構成されている
請求項1〜4のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記読み出し電極及び遮光膜の下層には、金属材料で構成され、2層以上の積層構造とされたバリアメタル膜が形成されている
請求項1〜5のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 有効画素領域及びOB画素領域からなる撮像領域に、受光する光の光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する光電変換部を備える基板を準備する工程と、
前記基板上部に、ゲート絶縁膜を介して、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し電極を形成する工程と、
前記読み出し電極部上部に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、
前記OB画素領域における光電変換部上部にシリコン酸化膜からなる絶縁膜のみが形成されている状態で、前記絶縁膜上部に、有効画素領域における光電変換部を開口し、OB画素領域における光電変換部を遮光する遮光膜を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。 - 前記遮光膜を形成する工程の前に、前記有効画素領域の光電変換部上部に反射防止膜を形成する工程を有する
請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記遮光膜は、前記読み出し電極と電気的に接続して形成する
請求項8に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成した後、前記有効画素領域及び前記OB画素領域の光電変換部上の絶縁膜に所望の深さの溝部を形成し、
前記遮光膜は、前記溝部の形状に沿って前記絶縁膜上に形成する
請求項7〜9に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成した後、前記有効画素領域の光電変換部上部における絶縁膜にのみ、所望の深さの溝部を形成し、
前記遮光膜は、前記溝部の形状に沿って前記絶縁膜上に形成する
請求項7〜9に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 光学レンズと、
基板に形成されたフォトダイオードからなる光電変換部と、光電変換部で生成、蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し電極を備えた画素が複数形成された撮像領域と、前記撮像領域の有効画素領域における光電変換部を開口し、前記撮像領域のOB画素領域における光電変換部を遮光する遮光膜とを備え、前記OB画素領域において、前記遮光膜と前記基板との間に成膜される膜は、シリコン酸化膜のみで構成されている固体撮像装置であって、前記光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
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