JP2013143610A - Solid state imaging element, method for manufacturing the same, solid state imaging device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、複数の画素が配列される撮像部に、黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部を有する固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、固体撮像装置、および電子機器に関する。 The present technology relates to a solid-state imaging device having an optical black portion that outputs a signal serving as a reference for a black level in an imaging portion in which a plurality of pixels are arranged, a method for manufacturing the solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and an electronic apparatus.
従来、CCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型に代表される固体撮像素子においては、複数の画素が配列される画素領域としての画素部に、オプティカルブラック部(以下「OB部」ともいう。)を設ける技術がある。OB部は、画素部のうち、信号電荷を有効な画素信号として出力する有効画素部に対して、黒レベルを規定するために黒レベルの基準となる信号を出力する領域である。このため、OB部に配置される画素は遮光されており、この遮光された画素からの信号が、黒レベルの基準に用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a solid-state imaging device typified by a charge coupled device (CCD) type or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type, an optical black portion (hereinafter referred to as “OB”) is provided as a pixel region in which a plurality of pixels are arranged. There is a technique for providing a part. The OB portion is a region that outputs a signal that serves as a reference for the black level in order to define the black level with respect to the effective pixel portion that outputs the signal charge as an effective pixel signal in the pixel portion. For this reason, the pixels arranged in the OB portion are shielded from light, and signals from the shielded pixels are used as a reference for the black level.
OB部は、一般的に、画素部において有効画素部の周囲に設けられる。つまり、OB部は、画素部の主な部分を構成する有効画素部に対して、画素部の端の部分に設けられる。OB部上には、上記のとおりOB部に配置される画素に対する遮光を行うための遮光膜が設けられる。この遮光膜は、画素部に対して、OB部を含む画素部の周縁部分を覆うように設けられる。 The OB portion is generally provided around the effective pixel portion in the pixel portion. That is, the OB portion is provided at the end portion of the pixel portion with respect to the effective pixel portion constituting the main portion of the pixel portion. On the OB portion, as described above, a light shielding film for shielding light from the pixels arranged in the OB portion is provided. The light shielding film is provided so as to cover the peripheral portion of the pixel portion including the OB portion with respect to the pixel portion.
一方、固体撮像素子には、画素部の周囲に、複数の配線が配置される配線部が設けられるものがある。配線部に配置される配線は、例えばCCD型の固体撮像素子においては、画素部の各画素で生成された信号電荷を転送する電荷転送部の転送電極に駆動電圧としてのクロック・パルスを供給する配線(バスライン)である。この配線は、例えば固体撮像素子における周辺領域に配置される電極パッドと同じ階層の層構造として金属膜等により形成される。配線部に設けられる配線としては、電荷転送部の駆動について例えば4相駆動や8相駆動等の相の数に応じた複数の配線が、画素部の周囲において画素部の領域に沿って並んだ状態で配される(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, some solid-state imaging devices are provided with a wiring portion in which a plurality of wirings are arranged around the pixel portion. For example, in a CCD solid-state imaging device, the wiring arranged in the wiring unit supplies a clock pulse as a drive voltage to the transfer electrode of the charge transfer unit that transfers the signal charge generated in each pixel of the pixel unit. Wiring (bus line). For example, the wiring is formed of a metal film or the like as a layer structure of the same layer as the electrode pad arranged in the peripheral region in the solid-state imaging device. As the wiring provided in the wiring part, a plurality of wirings according to the number of phases such as four-phase driving and eight-phase driving for driving the charge transfer part are arranged around the pixel part along the region of the pixel part. (For example, refer to Patent Document 1).
また、固体撮像素子においては、画素部に無効領域を設ける技術がある。無効領域は、画素部のイオンインプラ工程や開口工程等におけるフォトリソグラフィ技術を使用する際にレジスト形状を安定させるために設けられるダミー領域であったり、配線部から画素部への駆動電圧を送る配線のために必要な領域であったりし、画像を出力する際には不要な領域である。無効領域は、画素部の周縁部分に設けられ、上述したように画素部にOB部を有する構成においてはOB部の外側に設けられ、OB部を遮光する遮光膜により遮光される。 Further, in the solid-state imaging device, there is a technique for providing an invalid area in the pixel portion. The invalid region is a dummy region provided to stabilize the resist shape when using a photolithography technique in an ion implantation process or an opening process of the pixel portion, or a wiring that sends a driving voltage from the wiring portion to the pixel portion. This is an area necessary for image output, or an area unnecessary for outputting an image. The invalid area is provided at the peripheral portion of the pixel portion. As described above, in the configuration in which the pixel portion includes the OB portion, the invalid region is provided outside the OB portion, and is shielded by a light shielding film that shields the OB portion.
OB部を遮光するために画素部上に設けられる遮光膜と、画素部の周囲に設けられる配線部の配線とは、固体撮像素子の積層構造において同一の積層構造として、あるいは互いに略同じ層位置に設けられる。そして、画素部の遮光膜と配線とは、互いに異電位である。具体的には、画素部の遮光膜はグランド電位であるのに対し、配線部の配線は電荷転送部を駆動させるための駆動電圧の印加を受ける。 The light shielding film provided on the pixel portion for shielding the OB portion and the wiring of the wiring portion provided around the pixel portion have the same laminated structure in the laminated structure of the solid-state imaging device or substantially the same layer positions. Provided. The light shielding film and the wiring in the pixel portion are at different potentials. Specifically, the light shielding film in the pixel portion is at the ground potential, whereas the wiring in the wiring portion is applied with a driving voltage for driving the charge transfer portion.
このように互いに異電位となる画素部の遮光膜と配線部の配線との間には、両者の間を絶縁させるための隙間が存在する。この遮光膜と配線との間の隙間は、上述したように配線が画素部の領域に沿って配される構成においては、画素部の領域に沿ったスリットとして存在する。また、配線部において同じ階層部分として設けられる複数の配線同士の間にも、遮光膜と配線との間と同様のスリットが存在する。これらの遮光膜と配線との間のスリット、および配線同士の間のスリットは、例えば絶縁膜等が存在する部分であって光を透過させる部分であり、遮光されていない領域として存在する。 Thus, there is a gap for insulating between the light shielding film of the pixel portion and the wiring portion of the wiring portion, which have different potentials. The gap between the light shielding film and the wiring exists as a slit along the pixel portion region in the configuration in which the wiring is disposed along the pixel portion region as described above. In addition, a slit similar to that between the light shielding film and the wiring also exists between the plurality of wirings provided as the same layer portion in the wiring portion. The slit between the light shielding film and the wiring and the slit between the wiring are, for example, a portion where an insulating film or the like is present and a portion through which light is transmitted, and is present as an unshielded region.
近年、コストダウンの要求に応えるため、固体撮像素子のチップサイズ縮小が求められており、実際に固体撮像素子の小型化が進んでいる。チップサイズの縮小のためには、上記のとおり無効領域が画像を出力する際には不要な領域であること等の理由から、画素部と配線部との間の距離を縮めること、つまり無効領域のサイズを縮小することが有効な手立てである。この点、近年のフォトリソグラフィ技術の向上により、従来に比べてレジスト形状安定のために必要な領域を縮小させることが可能となっており、また、配線の線幅縮小をともなう配線部の領域の縮小が可能となっていることから、無効領域を縮小すること、ないしは無くすことが可能となっている。 In recent years, in order to meet the demand for cost reduction, reduction of the chip size of the solid-state image sensor has been demanded, and the solid-state image sensor has actually been downsized. In order to reduce the chip size, the distance between the pixel portion and the wiring portion is reduced, that is, the invalid region because the invalid region is an unnecessary region when outputting an image as described above. It is an effective way to reduce the size. In this regard, the recent improvement in photolithography technology has made it possible to reduce the area necessary for resist shape stability compared to the prior art, and the area of the wiring portion accompanying the reduction in the line width of the wiring. Since the reduction is possible, the invalid area can be reduced or eliminated.
無効領域を縮小ないしは無くすことにより、上記のような遮光膜と配線との間のスリット、および配線同士の間のスリットの位置が、画素部に近づくことになる。このため、これらのスリットから入射する光が、画質に影響を与えるという現象が生じる。 By reducing or eliminating the ineffective area, the positions of the slit between the light shielding film and the wiring and the slit between the wiring as described above approach the pixel portion. For this reason, the phenomenon that the light incident from these slits affects the image quality occurs.
具体的には、固体撮像素子に対する入射光がスリットから入射することにより、スリット下において主にシリコン(Si)からなる半導体基板内で光電変換によって電子が生成される。このスリットからの入射光によって生成された電子については、半導体基板内を拡散によって移動し、画素部、特にスリットが形成される配線部側に近いOB部に達することがある。 Specifically, when incident light with respect to the solid-state image sensor enters from the slit, electrons are generated by photoelectric conversion in a semiconductor substrate mainly made of silicon (Si) under the slit. The electrons generated by the incident light from the slit may move by diffusion in the semiconductor substrate and reach the pixel portion, particularly the OB portion close to the wiring portion side where the slit is formed.
黒レベルの基準信号を規定するための領域であるOB部に、スリットからの入射光により生じた電子が流入すると、黒レベルの基準信号が本来の信号量より多く出力されるといった黒レベルの乱れが生じ、黒沈みと呼ばれる画質劣化が起こってしまう。こうしたスリットからの入射光に起因する画質劣化は、スリットから画素部までの距離が十分確保されていた従前は問題になりにくかった。しかし、近年のチップサイズ縮小によってスリットの位置が画素部に近づくことで、スリットからの入射光により生じた電子がOB部に届きやすくなり、スリットからの入射光に起因する画質劣化の懸念が大きくなる。 Disturbance of the black level such that when electrons generated by the incident light from the slit flow into the OB portion, which is a region for defining the black level reference signal, the black level reference signal is output more than the original signal amount. As a result, image quality deterioration called black sink occurs. Such image quality degradation due to the incident light from the slit has not been a problem in the past when a sufficient distance from the slit to the pixel portion was ensured. However, since the position of the slit approaches the pixel portion due to the recent chip size reduction, the electrons generated by the incident light from the slit easily reach the OB portion, and there is a great concern about the image quality deterioration due to the incident light from the slit. Become.
本技術の目的は、構造上、画素部の周囲に形成されるスリットからの光が半導体基板に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、固体撮像装置、および電子機器を提供することである。 The purpose of this technology is to prevent light from the slits formed around the pixel area from entering the semiconductor substrate due to the structure, and to make it easier to occur as the chip size is reduced. It is an object to provide a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and an electronic apparatus that can prevent deterioration in image quality due to black level disturbance caused by light.
本技術に係る固体撮像素子は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備えるものである。 A solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology includes a pixel unit in which a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged on a semiconductor substrate, a part of the pixel unit, and a reference of a black level by the sensor unit. An optical black portion that outputs a signal, a first light shielding film that is provided on the pixel portion and covers at least the optical black portion of the pixel portion, and is provided around the pixel portion, and the first light shielding portion. A wiring portion having a wiring layer provided with a slit-like space between the film and a second light-shielding film provided in a state of covering the slit-like space with respect to the semiconductor substrate; It is.
また、本技術に係る固体撮像素子においては、好ましくは、前記第2の遮光膜は、前記画素部を覆う画素部領域部と、該画素部領域部から前記画素部の外側に延長され前記画素部領域部とともに前記スリット状の間隔を覆う周辺部と、を有する。 In the solid-state imaging device according to the present technology, it is preferable that the second light shielding film includes a pixel portion region portion that covers the pixel portion, and extends from the pixel portion region portion to the outside of the pixel portion. And a peripheral portion that covers the slit-like interval together with the partial region portion.
また、本技術に係る固体撮像素子においては、好ましくは、前記第2の遮光膜は、前記第1の遮光膜に対して下側の層として設けられ、前記センサ部への光の入射を許容する開口部を有する遮光膜である。 In the solid-state imaging device according to the present technology, preferably, the second light shielding film is provided as a lower layer with respect to the first light shielding film, and allows light to enter the sensor unit. A light shielding film having an opening.
また、本技術に係る固体撮像素子においては、好ましくは、前記配線層は、互いに同じ階層部分として互いの間にスリット状の間隔を隔てて設けられる複数の配線を有し、前記第2の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記複数の配線間のスリット状の間隔を覆った状態で設けられる。 Moreover, in the solid-state imaging device according to the present technology, it is preferable that the wiring layer includes a plurality of wirings provided as slits between each other as the same layer portion, and the second light shielding. The film is provided in a state of covering the slit-like spacing between the plurality of wirings with respect to the semiconductor substrate.
本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部上に、前記センサ部への光の入射を許容する開口部を有する下層遮光膜を形成する工程と、前記下層遮光膜の上層として、前記画素部のうち、少なくとも前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部を覆う上層遮光膜と、前記画素部の周囲に前記上層遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てる配線層とを、互いに同じ階層部分として形成する工程と、を含み、前記下層遮光膜を形成する工程は、前記下層遮光膜が前記スリット状の間隔を覆った状態となるように、前記下層遮光膜を形成するものである。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology, an opening that allows light to enter the sensor unit is provided on a pixel unit in which a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged on a semiconductor substrate. A step of forming a lower-layer light-shielding film, and an upper-layer light-shielding film that covers, as an upper layer of the lower-layer light-shielding film, an optical black portion that outputs at least a signal serving as a reference for a black level by the sensor unit, Forming a wiring layer having a slit-like space between the upper layer light shielding film and the upper layer light shielding film around the pixel portion as the same layer portion, and the step of forming the lower light shielding film includes the lower layer light shielding The lower light-shielding film is formed so that the film covers the slit-like interval.
本技術に係る固体撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備えるものである。 A solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology includes a solid-state imaging device and a driving unit that generates a driving signal for driving the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device generates a signal by photoelectric conversion on a semiconductor substrate. A pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate electric charges, an optical black unit that is a part of the pixel unit, and that outputs a signal serving as a reference for a black level by the sensor unit, and the pixel unit are provided on the pixel unit A wiring layer provided at a periphery of the pixel portion and with a slit-like space between the first light shielding film covering at least the optical black portion of the pixel portion and the first light shielding film. And a second light shielding film provided in a state of covering the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate.
本技術に係る電子機器は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備えるものである。 An electronic apparatus according to the present technology includes a solid-state imaging device, an optical system that guides incident light to a sensor unit of the solid-state imaging device, a drive circuit that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device, and the solid-state imaging A signal processing circuit that processes an output signal of the element, and the solid-state imaging device includes a pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate, and one of the pixel units. An optical black portion that outputs a signal serving as a black level reference by the sensor portion, a first light-shielding film that is provided on the pixel portion and covers at least the optical black portion of the pixel portion, and A wiring portion provided around the pixel portion and having a wiring layer provided with a slit-like spacing between the first light-shielding film and the slit-like spacing with respect to the semiconductor substrate; A second light shielding film provided in a state of Tsu, those comprising a.
本技術によれば、構造上、画素部の周囲に形成されるスリットからの光が半導体基板に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。 According to the present technology, the light from the slit formed around the pixel portion can be prevented from entering the semiconductor substrate due to the structure, and the incidence from the slit is likely to occur as the chip size is reduced. It is possible to prevent image quality deterioration due to black level disturbance caused by light.
本技術は、画素部の周囲に設けられる配線部との関係で画素部の周囲にスリット状の間隔が形成される構成において、スリット状の間隔を遮光膜によって覆うことで、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を引き起こさないにするものである。以下、本技術の実施の形態を説明する。 In the configuration in which the slit-like interval is formed around the pixel unit in relation to the wiring unit provided around the pixel unit, the present technology covers the slit-like interval with a light-shielding film so that the incident light from the slit Therefore, the image quality is not deteriorated due to the black level disturbance caused by the image quality. Hereinafter, embodiments of the present technology will be described.
[固体撮像素子の構成]
本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の全体構成について、図1を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係る固体撮像素子1は、CCD型の固体撮像素子(メージ・センサ)であり、半導体基板上に構成される矩形状の画素領域である画素部2を有する。固体撮像素子1は、画素部2に、複数のセンサ部3を備える。
[Configuration of solid-state image sensor]
An overall configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a solid-state imaging device 1 according to this embodiment is a CCD solid-state imaging device (image sensor), and includes a
画素部2は、半導体基板上に複数のセンサ部3を配列させる。複数のセンサ部3は、半導体基板に設けられる画素部2にて行列状に配列される。つまり、複数のセンサ部3は、矩形状の画素部2に沿って、縦方向・横方向に2次元行列状に配置される。本実施形態の固体撮像素子1では、図1において、縦方向(上下方向)を垂直方向とし、横方向(左右方向)を水平方向とする。
The
センサ部3は、固体撮像素子1に対する入射光を受光する受光部であり、光電変換により信号電荷を生成する。本実施形態では、センサ部3は、受光素子としてのフォトダイオードにより構成され、光電変換により信号電荷を生成し、蓄積する。つまり、センサ部3は、受光面を有し、その受光面に入射した光の光量(強度)に応じた信号電荷を生成し、生成した信号電荷を蓄積する。各センサ部3は、画素部2における各画素7を構成する。したがって、固体撮像素子1が備える複数の画素7は、それぞれセンサ部3を有し、画素部2に行列状に配列される。
The
固体撮像素子1は、センサ部3で生成された信号電荷を転送する電荷転送部として、複数の垂直転送部4と、水平転送部5とを備える。垂直転送部4は、複数のセンサ部3の行列状の2次元配列における各列方向(垂直方向)の並びに沿って設けられる。つまり、図1に示すように、複数の垂直転送部4は、行列状に配置される複数のセンサ部3の垂直方向に並ぶ列毎に、各列の一側(図1では左側)に、センサ部3の垂直方向の並びに沿って互いに平行に配された状態で設けられる。
The solid-state imaging device 1 includes a plurality of vertical transfer units 4 and a
センサ部3により生成された信号電荷は、垂直転送部4に読み出され、垂直転送部4によって垂直方向に転送される。センサ部3内の信号電荷は、読み出し部6を介して垂直転送部4に読み出される。垂直転送部4は、対応する列に配置された複数のセンサ部3、つまり水平方向の一側(図1において右側)に隣接配置された複数のセンサ部3の各センサ部3から読み出し部6を介して信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を垂直方向へ順次転送する。
The signal charges generated by the
読み出し部6は、半導体基板にてセンサ部3とこのセンサ部3により生成された信号電荷が読み出される垂直転送部4との間に設けられ、センサ部3により生成された信号電荷を垂直転送部4に読み出させる読み出しゲートとして機能する。読み出し部6は、垂直転送部4を構成する転送電極に含まれる読み出し電極が読み出し用の電圧(クロック・パルス)の印加を受けることで電位(ポテンシャル)を変動させ、センサ部3において生成され蓄積されている信号電荷を垂直転送部4に転送させる。
The
また、センサ部3の読み出し部6が設けられる側と反対側(非読み出し側)において、センサ部3と垂直転送部4との間に、チャネルストップが設けられる。チャネルストップは、センサ部3の非読み出し側(図1において右側)において、垂直転送部4との間に障壁となる電位を形成することで、センサ部3に蓄積された信号電荷の非読み出し側への移動を規制する。
Further, a channel stop is provided between the
水平転送部5は、複数の垂直転送部4により転送された信号電荷を水平方向に転送する。水平転送部5は、センサ部3の垂直方向の並びに沿って互いに平行に配される複数の垂直転送部4の一方の端部側(図1では下側)に設けられ、矩形状の画素部2に対して垂直方向の一側(図1では下側)の水平方向の辺に沿って配置される。したがって、センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷は、垂直転送部4によって水平転送部5側(図1では下側)に向けて垂直方向に転送される。
The
垂直転送部4および水平転送部5により転送された信号電荷は、水平転送部5の終端側に設けられる出力部8から出力される。出力部8は、信号電荷を電圧に変える電荷電圧変換部として機能し、水平転送部5から転送された信号電荷を、FD(Floating Diffusion)アンプ等の出力アンプによって電気信号に変換して出力する。
The signal charges transferred by the vertical transfer unit 4 and the
図1から図4を用いて、本実施形態の固体撮像素子1についてより詳細に説明する。なお、図2は、垂直転送部4による信号電荷の転送方向に垂直な面を断面の方向とする断面図である。 The solid-state imaging device 1 of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view in which the plane perpendicular to the signal charge transfer direction by the vertical transfer unit 4 is the cross-sectional direction.
図2に示すように、固体撮像素子1は、半導体基板10を備える。半導体基板10は、第1導電型であるN型のシリコン半導体基板である。半導体基板10の表層側には、半導体層12が形成されている。したがって、半導体基板10は、N型シリコン基板部分である基板層11上に、半導体層12を有する。
As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 1 includes a
半導体層12は、N型のシリコン半導体基板である基板層11に対して、第2導電型であるP型の不純物領域である。つまり、半導体層12は、イオン注入により形成されるP−well領域である。この半導体層12に、上記のとおり行列状に配列されるセンサ部3が設けられる。
The
半導体基板10の表層側の部分において、水平方向に隣り合うセンサ部3間には、垂直転送部4(図1参照)が構成される。図2に示すように、垂直転送部4(図1参照)は、半導体基板10の半導体層12に設けられる垂直転送レジスタ13と、半導体基板10上、つまり半導体層12上に設けられる転送電極14とを有する。垂直転送レジスタ13と転送電極14とを含む構成により、CCD構造の垂直転送部4が構成される。
In a portion on the surface layer side of the
垂直転送レジスタ13は、半導体層12において、水平方向に隣り合うセンサ部3の間にて垂直方向に沿って列状に設けられる。つまり、垂直転送レジスタ13は、半導体基板10にて複数のセンサ部3の配列における列毎に設けられる。垂直転送レジスタ13は、例えばN型の不純物領域である転送チャネル領域として形成される。垂直転送レジスタ13は、垂直転送部4を構成する転送電極14に駆動電圧が印加されることによって、電荷が蓄積される電位の井戸を転送電極14の並びに沿って移動させることで、センサ部3から読み出された信号電荷を転送する。
The vertical transfer registers 13 are provided in a row along the vertical direction between the
転送電極14は、上記のとおり駆動電圧の印加を受けることで、電位の井戸を形成する垂直転送レジスタ13の部分の電位を変化させる。転送電極14は、垂直転送レジスタ13上に絶縁膜等を介して設けられる。転送電極14は、例えば多結晶シリコンからなる。本実施形態では、垂直転送部4は、4相駆動パルスにより駆動される。このため、垂直転送部4は、4相駆動に対応する4種類の転送電極14を有する。詳細には、4種類の転送電極14は、外部から入力される駆動電圧としての4相のクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4の各電圧が独立して与えられる各電極である。これらの4種類の転送電極14は、垂直方向に2つの画素7毎に所定の順序で繰り返し配置されるように設けられる。
The
垂直転送部4の各転送電極14に印加される4相のクロック・パルスの大きさとタイミングが適切に制御されることにより、各センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷が、垂直転送部4の電極の並びに従って転送される。なお、垂直転送部4は、4相駆動に限定されず、例えば8相駆動等であってもよい。
By appropriately controlling the magnitude and timing of the four-phase clock pulse applied to each
図3に示すように、固体撮像素子1においては、画素部2の周囲に、配線部15が設けられている。この配線部15には、垂直転送部4の転送電極14に駆動電圧としてのクロック・パルスを供給するための配線層16が設けられている。本実施形態のように、転送電極14に対する駆動電圧として4相のクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4が印加される構成においては、配線層16は、4相のクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4のいずれかのクロック・パルスを供給する。このため、配線層16は、各クロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4に対応する4本の配線(バスライン)17を有する。
As shown in FIG. 3, in the solid-state imaging device 1, a
図3に示すように、配線層16は、矩形状の画素部2に対して、水平転送部5が設けられる側(図3において下側)以外の3辺側から画素部2を取り囲むように、画素部2の領域に沿って垂直方向および水平方向に配される。そして、配線層16の4本の配線17は、画素部2側を内側として、矩形状の画素部2の3辺の各辺に沿う部分が互いに平行となるように略同心矩形状に並んだ状態で配される。配線層16は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料により構成される。なお、図3では、4本の配線17について、一番内側(画素部2側)から外側にかけて順に「17A」、「17B」、「17C」、「17D」という符号を付している。
As shown in FIG. 3, the
また、図1に示すように、本実施形態では、水平転送部5は、2相駆動パルスにより駆動される。このため、水平転送部5は、2相駆動に対応する2種類の転送電極を有する。そして、水平転送部5を構成する2種類の転送電極には、駆動電圧としての2相のクロック・パルスφH1、φH2が外部から入力される。この2相のクロック・パルスφH1、φH2の大きさとタイミングが適切に制御されることにより、水平転送部5は、垂直転送部4において垂直方向へ転送された信号電荷を、水平方向へ転送する。なお、水平転送部5は、2相駆動に限定されず、例えば3相駆動や4相駆動等であってもよい。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
また、図2に示すように、半導体基板10の表層側の部分において、センサ部3と、このセンサ部3の信号電荷が読み出される垂直転送レジスタ13との間には、上述した読み出し部(図1、読み出し部6参照)が設けられる。また、半導体基板10の表層側の部分において、センサ部3に対して読み出し部が設けられる側と反対側(非読み出し側)に、上述したチャネルストップが設けられる。
Further, as shown in FIG. 2, in the portion on the surface layer side of the
半導体基板10上においては、転送電極14上に、転送電極14を被覆するように設けられる層間絶縁膜を介して遮光膜20が設けられる。遮光膜20は、半導体基板10上に設けられる転送電極14を、層間絶縁膜を介して覆うように設けられる。遮光膜20は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料により構成される。
On the
図2に示すように、遮光膜20は、センサ部3に対応する位置に開口部20aを有する。遮光膜20は、半導体基板10上においてセンサ部3が設けられる領域に開口部20aを位置させ、主としてセンサ部3が設けられる領域を除く領域に設けられる。遮光膜20は、図2に示す断面視で、水平方向に隣り合うセンサ部3間を跨ぐように略門状に形成される。遮光膜20は、互いに隣り合うセンサ部3間の境界部分に沿って設けられ、平面視で格子状に形成される。
As shown in FIG. 2, the
半導体基板10上においては、遮光膜20を被覆するように、全面的に絶縁膜21が設けられている。絶縁膜21は、例えば、アクリル樹脂などの有機塗布膜やシリコン酸化膜(SiO2膜)等により形成される。
An insulating
また、図2に示すように、絶縁膜21上には、パシベーション膜等を介してカラーフィルタ層22が設けられる。カラーフィルタ層22は、センサ部3により構成される各画素7に対応して設けられる複数のカラーフィルタ23に区分される。本実施形態では、各カラーフィルタ23は、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のいずれかの色のフィルタ部分であり、各色の成分の光を透過させる。
Further, as shown in FIG. 2, a
カラーフィルタ層22上には、例えばアクリル熱硬化樹脂からなる平坦化膜24が形成されている。平坦化膜24上には、複数のマイクロレンズ25が設けられる。マイクロレンズ25は、いわゆるオンチップマイクロレンズであり、各画素7のセンサ部3に対応して画素7毎に形成される。したがって、複数のマイクロレンズ25は、センサ部3と同様に平面的に行列状に配置される。
On the
マイクロレンズ25は、外部からの入射光を、対応する画素7のセンサ部3に集光する。マイクロレンズ25により集光された光は、センサ部3の上方に設けられた遮光膜20の開口部20aからセンサ部3に入射する。マイクロレンズ25は、例えば、SiN(窒化シリコン)等の無機材料により構成される。
The
また、図4に示すように、固体撮像素子1においては、画素部2上に、遮光膜30が設けられている。遮光膜30は、図4に示すように、固体撮像素子1の層構造において、絶縁膜21の階層部分に設けられる。したがって、本実施形態の固体撮像素子1では、上述したように転送電極14を被覆するように設けられる遮光膜20が下層遮光膜となり、遮光膜30が上層遮光膜となる。遮光膜30は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料により構成される。
As shown in FIG. 4, in the solid-state imaging device 1, a
図4に示すように、遮光膜30は、固体撮像素子1の積層構造において、画素部2の周囲に設けられる配線層16に対して、同一の階層構造として、あるいは略同じ層位置に設けられる。したがって、配線層16は、遮光膜30と同様に半導体基板10上において絶縁膜21の階層部分に設けられる。本実施形態では、上層遮光膜である遮光膜30は、配線層16と同じ層構造として配線層16の材料により構成されるものとする。
As shown in FIG. 4, the
遮光膜30と配線層16とは、互いに異電位である。具体的には、遮光膜30は、グランド電位であるのに対し、配線層16は、上述したように電荷転送部を駆動させるための駆動電圧として、クロック・パルスの印加を受ける。このように互いに異電位となる遮光膜30と配線層16との間には、図4に示すように、両者の間を絶縁させるための隙間が存在する。
The
遮光膜30と配線層16との間の隙間は、配線層16において形成される4本の配線17のうち最も内側(画素部2側)の配線17Aと遮光膜30との間の隙間となる。この遮光膜30と配線層16との間の隙間は、上述したように配線層16が画素部2の領域に沿って配される構成においては、画素部2の領域に沿ったスリット(符号35参照)として存在する。以下の説明では、この遮光膜30と配線層16との間のスリット状の間隔を「遮光膜−配線間スリット35」とする。
A gap between the
遮光膜−配線間スリット35を形成する遮光膜30および配線層16は、絶縁膜21の部分に設けられる。このため、遮光膜−配線間スリット35の部分は、アクリル樹脂などの有機塗布膜やシリコン酸化膜(SiO2膜)等が存在する部分であり、光を透過させる部分となる。このように、本実施形態の固体撮像素子1においては、配線部15は、画素部2の周囲に設けられ、遮光膜30との間にスリット状の間隔である遮光膜−配線間スリット35を隔てて設けられる配線層16を有する。
The
また、配線部15において同じ階層部分として設けられる4本の配線17同士の間にも、遮光膜30と配線層16との間と同様のスリット状の間隔が存在する。具体的には、内側から、配線17Aと配線17Bとの間、配線17Bと配線17Cとの間、配線17Cと配線17Dとの間のそれぞれにおいて、画素部2の領域に沿う形状のスリット状の間隔(符号36参照)が存在する。以下の説明では、これらの互いに隣り合う配線17間のスリット状の間隔を「配線間スリット36」とする。
In addition, a slit-like interval similar to that between the
本実施形態のように配線層16において4本の配線17を有する構成では、配線間スリット36は3箇所に存在する。これらの配線間スリット36も、遮光膜−配線間スリット35と同様に、アクリル樹脂などの有機塗布膜やシリコン酸化膜(SiO2膜)等が存在する部分であり、光を透過させる部分となる。
In the configuration having the four
また、図3に示すように、本実施形態の固体撮像素子1は、画素部2に、オプティカルブラック部(以下「OB部」という。)40を有する。OB部40は、画素部2の一部であり、センサ部3によって黒レベルの基準となる信号を出力する光学的黒領域である。すなわち、図3に示すように、画素部2は、センサ部3において得られた信号電荷を有効な画素信号として出力する有効画素部41と、センサ部3において得られた信号電荷を黒レベルの基準として出力するOB部40とを有する。
As shown in FIG. 3, the solid-state imaging device 1 of the present embodiment includes an optical black portion (hereinafter referred to as “OB portion”) 40 in the
OB部40に配置される画素7は遮光されており、この遮光された画素7からの信号が、黒レベルの基準に用いられる。本実施形態の固体撮像素子1では、OB部40は、下層遮光膜としての遮光膜20と、上層遮光膜としての遮光膜30との2層の遮光膜により覆われている。このため、配線層16の配線17Aとともに遮光膜−配線間スリット35を形成する遮光膜30は、画素部2上に設けられ、画素部2の少なくともOB部40を覆うように設けられる。
The
OB部40は、一般的に、画素部2において有効画素部41の周囲に設けられる。つまり、OB部40は、画素部2の主な部分を構成する有効画素部41に対して、画素部2の端の部分に設けられる。本実施形態では、図3に示すように、OB部40は、画素部2において、矩形状の画素部2に沿って有効画素部41の四方を囲むように設けられている。
The
そして、画素部2においては、OB部40よりも外側に、無効領域42が設けられる。図3に示す例では、無効領域42は、配線層16と同様に、矩形状の画素部2に対して、水平転送部5が設けられる側(図3において下側)以外の3辺に沿う領域として設けられている。無効領域42は、画素部2のイオンインプラ工程や開口工程等におけるフォトリソグラフィ技術を使用する際にレジスト形状を安定させるために設けられるダミー領域であったり、配線部15から画素部2への駆動電圧を送る配線のために必要な領域であったりする。図3に示すように、無効領域42は、画素部2の外縁の領域として設けられる。
In the
このように、本実施形態の固体撮像素子1において、画素部2上に設けられる2層の遮光膜のうち、上側の遮光膜30は、OB部40および無効領域42に対応して設けられ、画素部2の少なくともOB部40を覆う第1の遮光膜として機能する。同じく2層の遮光膜のうち、下側の遮光膜20は、遮光膜30に対して下側の層として設けられ、センサ部3への光の入射を許容する開口部20aを有する第2の遮光膜として機能する。
As described above, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, of the two layers of light shielding films provided on the
本実施形態では、上側の遮光膜30が、OB部40および無効領域42という画素部2の周縁部分を覆うように設けられるのに対し、下側の遮光膜20は、有効画素部41を含み画素部2を全体的に覆うよう設けられる。以下の説明では、第1の遮光膜としての上側の遮光膜30を「上層遮光膜30」とし、第2の遮光膜としての下側の遮光膜20を「下層遮光膜20」とする。
In the present embodiment, the upper
なお、本実施形態の固体撮像素子1では、OB部40は、画素部2において有効画素部41の四方を囲むように設けられているが、これに限定されず、画素部2の有効画素部41の周囲において他の態様で設けられてもよい。例えば、OB部40は、図4において、有効画素部41の左右方向(水平方向)の一側や両側の端部に設けられてもよい。また、上層遮光膜30についても、OB部40および無効領域42上に設けられる場合に限定されず、画素部2において有効画素部41に配置されるセンサ部3への光の入射経路を確保するように所定の領域を遮光するように設けられればよい。
In the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子1のように、画素部2と配線部15との間の遮光膜−配線間スリット35、および配線部15の配線間スリット36が存在する構成においては、固体撮像素子に対する入射光(図4、矢印X1参照)が、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36から入射する。このように遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36から入射した光が、仮にスリット下の半導体基板10に入射すると、半導体基板10内で光電変換によって電子が生成される。
Like the solid-state imaging device 1 of the present embodiment having the above-described configuration, there are a light-shielding film-
このように半導体基板10内で生じた電子が、半導体基板10内を拡散によって移動してOB部40に流入すると、黒レベルの乱れが生じ、黒沈みと呼ばれる画質劣化が起こってしまう。こうしたスリットからの入射光に起因する画質劣化は、スリットから画素部2までの距離が十分確保されていた従前は問題になりにくかった。しかし、近年のチップサイズ縮小によってスリットの位置が画素部2に近づくことで、スリットからの入射光により生じた電子がOB部40に届きやすくなり、スリットからの入射光に起因する画質劣化の懸念が大きくなる。
When the electrons generated in the
そこで、本実施形態の固体撮像素子1においては、第2の遮光膜としての下層遮光膜20が、半導体基板10に対して遮光膜−配線間スリット35を覆った状態で設けられる。図4に示すように、下層遮光膜20は、上層遮光膜30および配線層16をなす層構造に対して、絶縁膜21の部分を介して下方に位置する層である。下層遮光膜20は、画素部2から配線部15側まで延長して設けられることで、画素部2の上層遮光膜30と配線部15の配線層16(配線17A)との間に形成される遮光膜−配線間スリット35を下側から覆った状態となるように設けられる。
Therefore, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the lower-layer light-shielding
すなわち、下層遮光膜20は、その上方に形成される遮光膜−配線間スリット35に対してオーバーラップした状態で設けられる。言い換えると、下層遮光膜20は、遮光膜−配線間スリット35を上側(図4において上側)から見た場合、遮光膜−配線間スリット35の奥の部分に下層遮光膜20の配線部15側への延長部分が重なって存在するように設けられる。
That is, the lower
したがって、本実施形態の固体撮像素子1において、下層遮光膜20は、図4に示すように、画素部2を覆う画素部領域部20Aと、この画素部領域部20Aから画素部2の外側に延長され画素部領域部20Aとともに遮光膜−配線間スリット35を覆う周辺部20Bとを有する。ここで、画素部2の外側とは、画素部2に対して配線部15が設けられる側(図4において右側)であり、本実施形態のように矩形状の画素部2に対して3辺側に配線部15が設けられる構成においては、少なくともこれらの3辺側について、画素部2側を内側とした場合の外側である。
Therefore, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the lower-layer light-shielding
このように、下層遮光膜20は、画素部領域部20Aに対して周辺部20Bを有することで、配線部15側に延長され、少なくとも遮光膜−配線間スリット35を覆うように設けられる。つまり、例えば遮光膜−配線間スリット35が画素部2から数十マイクロメートルの距離に位置する場合、下層遮光膜20は、少なくとも画素部2から数十マイクロメートルの距離に位置する遮光膜−配線間スリット35を覆うように配線部15側に延長される。
As described above, the lower
この点、本実施形態の固体撮像素子1においては、下層遮光膜20は、配線部15において互いに隣り合う配線17間に存在する配線間スリット36も覆うように設けられる。すなわち、下層遮光膜20は、周辺部20Bが配線部15の略全体に行き渡るように設けられることで、配線17Aと配線17Bとの間、配線17Bと配線17Cとの間、配線17Cと配線17Dとの間の各配線間の配線間スリット36を下側から覆った状態で設けられる。
In this regard, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the lower
すなわち、下層遮光膜20は、その上方に形成される遮光膜−配線間スリット35に加えて、3箇所に存在する配線間スリット36に対してもオーバーラップした状態で設けられる。言い換えると、下層遮光膜20は、遮光膜−配線間スリット35および3箇所の配線間スリット36を上側(図4において上側)から見た場合、遮光膜−配線間スリット35および各配線間スリット36の奥の部分に周辺部20Bの部分が重なって存在するように設けられる。
That is, the lower light-shielding
このように、本実施形態の固体撮像素子1においては、配線部15の配線層16は、互いに同じ階層部分として互いの間に配線間スリット36を隔てて設けられる4本の配線17A、17B、17C、17Dを有する。そして、下層遮光膜20は、遮光膜−配線間スリット35に加えて、半導体基板10に対して4本の配線17間の配線間スリット36を覆った状態で設けられる、
As described above, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子1によれば、構造上、画素部2の周囲に形成される遮光膜−配線間スリット35ないしは配線間スリット36からの光が半導体基板10に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。本実施形態の固体撮像素子1により得られる作用・効果について、固体撮像素子において従来採用されていた構成の例(以下「比較例」という。)を示して説明する。図5から図7に、比較例の構成を示す。なお、比較例の構成において、本実施形態の固体撮像素子1と共通する構成については同一の符号を付している。
According to the solid-state imaging device 1 of the present embodiment having the above-described configuration, the light from the light shielding film-wiring slit 35 or the inter-wiring slit 36 formed around the
図5および図6は、第1の比較例の構成を示す。図5および図6に示すように、第1の比較例においては、上述した実施形態の固体撮像素子1と比べて無効領域42が広く設けられている。具体的には、上述したように矩形状の画素部2において3辺に沿う領域として設けられている無効領域42の各辺に沿う部分の幅(図6、符号Y1参照)について、第1の比較例の構成の方が、上述した実施形態の固体撮像素子1の構成よりも、例えば約2倍程度となるように広く設けられている。
5 and 6 show the configuration of the first comparative example. As shown in FIGS. 5 and 6, in the first comparative example, the
また、第1の比較例の構成においては、下層遮光膜20が、画素部2の領域のみに設けられている。つまり、図6に示すように、第1の比較例の構成においては、配線部15の配線層16とともに遮光膜−配線間スリット35を形成する上層遮光膜30と略同じ範囲に、下層遮光膜20が設けられている。
In the configuration of the first comparative example, the lower
図6に示すように、第1の比較例の構成において、固体撮像素子に対する入射光(矢印X1参照)は、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を通過し、絶縁膜21を透過して半導体基板10に入射する(矢印X2参照)。このようにスリット下の半導体基板10に光が入射すると、主にシリコン(Si)からなる半導体基板10内で光電変換によって電子44が生成される。
As shown in FIG. 6, in the configuration of the first comparative example, incident light (see arrow X <b> 1) with respect to the solid-state imaging device passes through the light shielding film-
このように半導体基板10内で生じた電子44については、半導体基板10内を拡散によって移動し(矢印X3参照)、画素部2、特に遮光膜−配線間スリット35が形成される配線部15側に近いOB部40に達することがある。黒レベルの基準信号を規定するための領域であるOB部40に電子44が流入すると、黒レベルの基準信号が本来の信号量より多く出力されるといった黒レベルの乱れが生じ、黒沈みと呼ばれる画質劣化が起こってしまう。
Thus, the
図7に、第2の比較例の構成を示す。図7に示すように、第2の比較例においては、第1の比較例の構成と比べて、上述した実施形態の固体撮像素子1と同様に、無効領域42が狭くなっている。また、第2の比較例の構成においては、第1の比較例の構成の場合と同様に、下層遮光膜20が、画素部2の領域のみに設けられている。
FIG. 7 shows the configuration of the second comparative example. As shown in FIG. 7, in the second comparative example, the
上述したような画素部2の周囲のスリットからの入射光に起因する画質劣化は、第1の比較例のようにスリットから画素部2までの距離が十分確保されていた従前は比較的問題になりにくかった。しかし、図7に示す第2の比較例ように、近年のチップサイズ縮小によってスリットの位置が画素部2に近づくことで、スリットからの入射光により生じた電子44がOB部40に届きやすくなり、スリットからの入射光に起因する画質劣化の懸念が大きくなる。
As described above, the image quality deterioration due to the incident light from the slits around the
そこで、図4に示す本実施形態の固体撮像素子1のように、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36が形成される上層遮光膜30および配線層16の層の下層として設けられる下層遮光膜20により、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を下側から覆う構成を備えることで、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36からの光が半導体基板10に入射することを防止することができる。これにより、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができるとともに、無効領域42を縮小したり無くしたりすることによるチップサイズの縮小が可能となる。
Therefore, as in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment shown in FIG. 4, the lower layer provided as a lower layer of the upper
チップサイズに関し、具体的には、本実施形態の固体撮像素子1のような構成を採用することにより、チップの各辺で数十マイクロメートルの縮小が可能となる。チップサイズを縮小することで、1枚のウェハから得られる固体撮像素子の数を増やすことが可能となり、コスト低減の効果を得ることができる。 Regarding the chip size, specifically, by adopting a configuration like the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the size by several tens of micrometers on each side of the chip. By reducing the chip size, it is possible to increase the number of solid-state imaging elements obtained from one wafer, and the cost reduction effect can be obtained.
また、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を半導体基板10に対して覆うための構成としては、本実施形態の固体撮像素子1のように、センサ部3への光の入射を許容する開口部20aを有しながら画素部2の有効画素部41に設けられる下層遮光膜20を用いることが好ましい。これにより、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を覆うための構成を、既存の構成を利用して容易に設けることができる。
In addition, as a configuration for covering the light shielding film-
具体的には、例えば、下層遮光膜20を形成する工程において、下層遮光膜20が画素部領域部20Aおよび周辺部20Bを有するようにマスクパターンの形状を変更することで、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を覆う構成を容易に実現することが可能である。このように、下層遮光膜20を用いることにより、製造工程数を増やすことなく、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を半導体基板10に対して覆うための構成を設けることができる。
Specifically, for example, in the step of forming the lower
(変形例1)
本実施形態の固体撮像素子1の変形例について説明する。上述したように、下層遮光膜20は、画素部領域部20Aに対して周辺部20Bを有することで、配線部15側に延長され、少なくとも遮光膜−配線間スリット35を覆うように設けられる。このため、下層遮光膜20としては、例えば図8に示すように、遮光膜−配線間スリット35の部分だけを覆うように設けられてもよい。つまり、図8に示す構成においては、画素部2の周囲に存在する遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36のうち、最も内側(画素部2側)に存在する遮光膜−配線間スリット35のみが覆われるように、下層遮光膜20が延長されている。
(Modification 1)
A modification of the solid-state imaging device 1 of the present embodiment will be described. As described above, the lower
この変形例の構成によっても、上述したような作用・効果を得ることができる。すなわち、画素部2の周囲に存在する複数のスリットのうち最も内側の遮光膜−配線間スリット35を下層遮光膜20によって覆うことで、その分、半導体基板10に光を入射させるスリットの位置を、画素部2から遠ざけることができる。これにより、半導体基板10に光を入射させるスリットから画素部2までの距離を長くすることができ、スリットからの入射光により生じた電子44がOB部40に届くことを抑制することができる。結果として、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。
Also according to the configuration of this modification, the above-described operations and effects can be obtained. That is, by covering the innermost light-shielding film-
なお、図示は省略するが、図8に示す構成のほか、遮光膜−配線間スリット35、および最も内側の配線17Aと配線17Bとの間の配線間スリット36だけを下層遮光膜20によって覆う構成であってもよい。同様にして、遮光膜−配線間スリット35、ならびに配線17Aと配線17Bとの間、および配線17Bと配線17Cとの間の配線間スリット36だけを下層遮光膜20によって覆う構成であってもよい。これらの構成によっても、上述したような作用・効果を得ることができ、また、下層遮光膜20によって覆われるスリットの数が多い構成ほど、スリットからの半導体基板10への光の入射を防止する観点からは好ましい。
Although illustration is omitted, in addition to the configuration shown in FIG. 8, only the light-shielding film-
(変形例2)
本実施形態の固体撮像素子1の他の変形例について説明する。図9に示すように、この変形例では、配線部15に設けられる配線層46が、下層遮光膜20と同じ層構造として設けられている。配線層46は、上述した配線層16と同様に、4本の配線47(47A、47B、47C、47D)を有する。ただし、図9では、内側の2本の配線47A、47Bのみを示している。そして、下層遮光膜20と配線層46との間、つまり下層遮光膜20と配線47Aとの間に遮光膜−配線間スリット48が形成され、配線層46の互いに隣り合う配線47間に配線間スリット49が形成される。
(Modification 2)
Another modification of the solid-state imaging device 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 9, in this modification, the
このような構成において、上層遮光膜30が、遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49を半導体基板10に対して覆うための構成として用いられる。具体的には次のとおりである。
In such a configuration, the upper light-shielding
図9に示すように、上層遮光膜30は、下層遮光膜20および配線層46をなす層構造に対して、絶縁膜21の部分を介して上方に位置する層である。上層遮光膜30は、画素部2から配線部15側まで延長して設けられることで、画素部2の下層遮光膜20と配線部15の配線層46(配線47A)との間に形成される遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49を上側から覆った状態となるように設けられる。
As shown in FIG. 9, the upper
すなわち、上層遮光膜30は、その下方に形成される遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49に対してオーバーラップした状態で設けられる。言い換えると、上層遮光膜30は、遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49を下側(図9において下側)から見た場合、遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49それぞれの奥の部分に上層遮光膜30の配線部15側への延長部分が重なって存在するように設けられる。
That is, the upper
したがって、この変形例において、上層遮光膜30は、図9に示すように、画素部2を覆う画素部領域部30Aと、この画素部領域部30Aから画素部2の外側に延長され画素部領域部30Aとともに遮光膜−配線間スリット48を覆う周辺部30Bとを有する。このように、この変形例では、上層遮光膜30が、画素部領域部30Aに対して周辺部30Bを有することで、配線部15側に延長され、遮光膜−配線間スリット48および配線間スリット49を覆うように設けられる。なお、この変形例においても、上層遮光膜30は、上述した下層遮光膜20の場合と同様に、少なくとも遮光膜−配線間スリット48を覆うように設けられる。
Therefore, in this modified example, as shown in FIG. 9, the upper
この変形例では、上層遮光膜30が、半導体基板10に対して少なくとも遮光膜−配線間スリット48を覆った状態で設けられる第2の遮光膜として機能し、下層遮光膜20が、画素部2上に設けられ、画素部2の少なくともOB部40を覆う第1の遮光膜として機能する。この変形例の構成によっても、上述したような作用・効果を得ることができる。この変形例の構成は、例えば、下層遮光膜20を配線層46と同じ材料により構成できる場合等に適用することができる。
In this modification, the upper light-shielding
この変形例のように、画素部2の周囲に形成されるスリットを半導体基板10に対して覆う構成は、上層に位置するスリットを下側から覆う構成に限定されず、下層に位置する遮光膜−配線間スリット48や配線間スリット49を上層遮光膜30によって上側から覆う構成であってもよい。したがって、本技術に係る第2の遮光膜について「半導体基板10に対してスリット状の間隔を覆った状態」には、スリット状の隙間が形成される層の下層として設けられる遮光膜によってそのスリット状の隙間を下側から覆った状態と、スリット状の隙間が形成される層の上層として設けられる遮光膜によってそのスリット状の隙間を上側から覆った状態とが含まれる。
As in this modification, the configuration for covering the slits formed around the
[固体撮像素子の製造方法]
本実施形態に係る固体撮像素子1の製造方法について説明する。固体撮像素子1の製造方法においては、まず、N型のシリコン半導体基板である半導体基板10に、P型の不純物領域としての半導体層12が、イオン注入によって形成される(図2参照)。半導体層12には、イオンインプラ技術が用いられ、N型不純物が所定の条件でイオン注入されることで、センサ部3や垂直転送レジスタ13が形成される。
[Method for Manufacturing Solid-State Imaging Device]
A method for manufacturing the solid-state imaging device 1 according to this embodiment will be described. In the method for manufacturing the solid-state imaging device 1, first, a
その後、各種不純物領域が形成された半導体基板10の表面に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法等が用いられシリコン酸化膜(SiO2膜)等の絶縁膜が形成される。この絶縁膜上に、例えば多結晶シリコンからなる転送電極14が、CVD法やフォトリソグラフィ技術等が用いられて形成される。転送電極14上には、シリコン酸化膜(SiO2膜)等の層間絶縁膜が形成される。
Thereafter, an insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 film) is formed on the surface of the
このように、イオンインプラ技術やリソグラフィ技術などが活用されてセンサ部3や転送電極14等が形成された後、図10(a)に示すように、下層遮光膜20を形成する工程が行われる。すなわち、半導体基板10上に複数のセンサ部3を配列させる画素部2上に、センサ部3への光の入射を許容する開口部20aを有する下層遮光膜20を形成する工程が行われる。
As described above, after the ion implantation technique, the lithography technique, and the like are utilized to form the
下層遮光膜20は、半導体基板10上に設けられる転送電極14を、層間絶縁膜を介して覆うように形成される。下層遮光膜20は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料がCVD法等によって開口部20aが形成されるようにパターニングされることで成膜される。下層遮光膜20が形成された後、シリコン酸化膜(SiO2膜)等の絶縁膜が形成される。
The lower
続いて、図10(b)に示すように、下層遮光膜20の上層として、画素部2のうち、少なくともOB部40を覆う上層遮光膜30と、画素部2の周囲に上層遮光膜30との間に遮光膜−配線間スリット35を隔てる配線層16とを、互いに同じ階層部分として形成する工程が行われる。この工程では、上層遮光膜30と、配線層16の複数の配線17とが、同じ材料により一括して同時に形成される。
Subsequently, as illustrated in FIG. 10B, as the upper layer of the lower
上層遮光膜30および配線層16は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料がCVD法等によって所定の形状にパターニングされることで成膜される。ここで、上層遮光膜30は、OB部40および無効領域42を覆うように形成される。また、配線層16の配線17については、図3に示すように、4本の配線17が矩形状の画素部2に対して水平転送部5が設けられる側(図3において下側)以外の3辺側から画素部2を取り囲む形状となるようにパターニングされる。上層遮光膜30および配線層16が形成されることで、上層遮光膜30と配線層16(配線17A)との間には遮光膜−配線間スリット35が形成され、配線層16の配線17間には配線間スリット36が形成される(図10(b)参照)。
The upper
上層遮光膜30および配線層16が形成された後は、上層遮光膜30と配線層16との間や配線17間に、シリコン酸化膜(SiO2膜)等の絶縁膜がCVD法等によって埋め込むように形成される。ここで形成された絶縁膜が平坦化され、平坦化された絶縁膜(絶縁膜21)上に、カラーフィルタ層22、平坦化膜24、マイクロレンズ25が順に形成され、固体撮像素子1が得られる(図2参照)。
After the upper
このように、下層遮光膜20を形成する工程と、上層遮光膜30および配線層16を形成する工程とを含む本実施形態の固体撮像素子1において、下層遮光膜20を形成する工程では、下層遮光膜20が遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を覆った状態となるように、下層遮光膜20が形成される。つまり、下層遮光膜20は、その上方に形成される遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36に対してオーバーラップした状態となるように形成される。
As described above, in the step of forming the lower light-shielding
したがって、本実施形態の固体撮像素子1の製造方法において、下層遮光膜20は、図10(a)等に示すように、画素部2を覆う画素部領域部20Aと、この画素部領域部20Aから画素部2の外側に延長され画素部領域部20Aとともに遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を覆う周辺部20Bとを有するように形成される。
Therefore, in the method for manufacturing the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the lower-layer light-shielding
このように、下層遮光膜20は、画素部領域部20Aに対して周辺部20Bを有することで、配線部15側に延長され、少なくとも遮光膜−配線間スリット35を覆うように形成される。したがって、例えば、下層遮光膜20が、画素部2から数十マイクロメートルの距離に位置する遮光膜−配線間スリット35の部分だけを覆うように設けられる構成の場合(図8参照)、この下層遮光膜20を形成する工程では、下層遮光膜20は、画素部2から数十マイクロメートルの距離に位置する遮光膜−配線間スリット35を覆うように配線部15側に延長して形成される。また、下層遮光膜20によって遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36が覆われる構成の場合は、下層遮光膜20は、複数の配線間スリット36のうちの一部または全部の配線間スリット36を覆うように形成される。
As described above, the lower
以上のような固体撮像素子1の製造方法によれば、固体撮像素子1において、構造上、画素部2の周囲に形成される遮光膜−配線間スリット35ないしは配線間スリット36からの光が半導体基板10に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。そして、遮光膜−配線間スリット35ないしは配線間スリット36を覆うための構成として下層遮光膜20が用いられることから、上述したように、下層遮光膜20を形成する工程において、下層遮光膜20のマスクパターンの形状を変更することで、遮光膜−配線間スリット35および配線間スリット36を覆う構成を容易に実現することが可能である。
According to the manufacturing method of the solid-state imaging device 1 as described above, in the solid-state imaging device 1, the light from the light shielding film-inter-wiring slit 35 or the inter-wiring slit 36 formed in the periphery of the
[固体撮像装置の構成]
上述した実施形態の固体撮像素子に相当する固体撮像素子51を備える固体撮像装置50について、図11を用いて説明する。本実施形態に係る固体撮像装置50は、例えば、いわゆるデジタルカメラと称されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話器等に内蔵されるカメラユニット等において、撮像装置モジュールを構成する。
[Configuration of solid-state imaging device]
A solid-
固体撮像装置50は、上述した実施形態に係る固体撮像素子51と、固体撮像素子51を所定のタイミングで駆動するための駆動信号を生成するタイミングジェネレータ52とを備える。タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51を駆動するための各種のパルス信号を生成する機能と、生成したパルス信号を、固体撮像素子51を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバとしての機能とを有する。また、固体撮像装置50は、タイミングジェネレータ52等に電源を供給するバッテリ等の電源部、撮像により生成した画像データ等を記憶する記憶部、装置全体を制御する制御部等を有する。
The solid-
本実施形態では、固体撮像装置50が有する電源部、記憶部、および制御部を構成する回路は、固体撮像素子51とは別回路(別チップ)として設けられる。ただし、これらの各部を構成する回路は、固体撮像素子51と同一のチップに設けたり、複数のチップに機能を分割して設けたりしてもよい。
In the present embodiment, the circuits constituting the power supply unit, the storage unit, and the control unit included in the solid-
タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51が備える垂直転送部4を駆動する4相駆動パルスを固体撮像素子51に入力する。つまり、タイミングジェネレータ52は、垂直転送部4を構成する4種類の転送電極14に、駆動電圧としての4相のクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4を、各転送電極14に独立して供給・印加する。
The
固体撮像素子51は、タイミングジェネレータ52からのクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4の入力を独立して受けるための入力部を有する。すなわち、固体撮像素子51は、クロック・パルスφV1が入力される信号入力端子である第1駆動信号入力部53aと、クロック・パルスφV2が入力される信号入力端子である第2駆動信号入力部53bと、クロック・パルスφV3が入力される信号入力端子である第3駆動信号入力部53cと、クロック・パルスφV4が入力される信号入力端子である第4駆動信号入力部53dとを有する。
The solid-
各駆動信号入力部53a、53b、53c、53dに入力されるクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4は、バスラインや所定の配線等を介して、各垂直転送部4を構成する各転送電極14に印加される。この4相のクロック・パルスφV1、φV2、φV3、φV4の大きさとタイミングが、固体撮像素子51が有する制御部によって適切に制御されることにより、各センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷が、垂直転送部4の転送電極14の並びに従って転送される。
The clock pulses φV1, φV2, φV3, and φV4 input to the drive
タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51が備える水平転送部5を駆動する2相駆動パルスを固体撮像素子51に入力する。つまり、タイミングジェネレータ52は、水平転送部5を構成する2種類の転送電極に、駆動電圧としての2相のクロック・パルスφH1、φH2を供給・印加する。
The
固体撮像素子51は、タイミングジェネレータ52からのクロック・パルスφH1、φH2の入力を独立して受けるための入力部を有する。すなわち、固体撮像素子51は、クロック・パルスφH1が入力される信号入力端子である第1駆動信号入力部54aと、クロック・パルスφH2が入力される信号入力端子である第2駆動信号入力部54bとを有する。
The solid-
各駆動信号入力部54a、54bに入力されるクロック・パルスφH1、φH2は、バスラインや所定の配線等を介して、水平転送部5を構成する各転送電極に印加される。この2相のクロック・パルスφH1、φH2の大きさとタイミングが、固体撮像素子51が有する制御部によって適切に制御されることにより、垂直転送部4から水平転送部5に転送された信号電荷が、水平方向に転送される。
The clock pulses φH1 and φH2 input to the drive
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像装置50においては、タイミングジェネレータ52が、固体撮像素子51を駆動するための駆動信号を生成する駆動部として機能する。そして、本実施形態の固体撮像素子51を備える固体撮像装置50によれば、固体撮像素子51において上述したように構造上、画素部2の周囲に形成されるスリットからの光が半導体基板10に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。
In the solid-
[電子機器の構成例]
上述した実施形態に係る固体撮像素子は、例えば、いわゆるデジタルカメラと称されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、撮像機能を有する携帯電話器その他の機器等、各種の電子機器に適用される。以下では、上述した実施形態に係る固体撮像素子を備える電子機器の一例であるビデオカメラ100について、図12を用いて説明する。
[Configuration example of electronic equipment]
The solid-state imaging device according to the above-described embodiment is applied to various electronic devices such as a digital still camera called a so-called digital camera, a digital video camera, a mobile phone having an imaging function, and other devices. Below, the
ビデオカメラ100は、静止画像または動画の撮影を行うものである。ビデオカメラ100は、上述した実施形態の固体撮像素子に相当する固体撮像素子101と、光学系102と、システムコントローラ103と、入力部104と、信号処理回路105とを有する。また、ビデオカメラ100は、光学系102の機構を駆動するためのドライバ106と、固体撮像素子101を駆動するためのタイミングジェネレータ(TG)107とを有する。
The
光学系102は、例えば一または複数の光学レンズ108を有する光学レンズ系として構成されるものであり、固体撮像素子101のセンサ部3に入射光を導く。光学系102は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像素子101の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子101内に、一定期間信号電荷が蓄積される。光学系102は、固体撮像素子101への光照射期間および遮光期間を制御するためのシャッタ装置109を有する。また、光学系102は、光学レンズ108を移動させてフォーカス合わせやズーミングを行うための駆動機構や絞り等を有する。ドライバ106は、システムコントローラ103からの制御信号に応じて、光学系102内の機構の駆動を制御する。
The
タイミングジェネレータ107は、固体撮像素子101を駆動するための駆動信号(タイミング信号)を生成する駆動回路として機能する。タイミングジェネレータ107は、システムコントローラ103の制御の下で、固体撮像素子101を所定のタイミングで駆動するための駆動信号(タイミング信号)を生成し、固体撮像素子101に供給する。
The
タイミングジェネレータ107から固体撮像素子101に供給される駆動信号により、固体撮像素子101の信号電極の転送動作等が制御される。つまり、固体撮像素子101は、タイミングジェネレータ107から供給される駆動信号に基づいて駆動し、入射光の電気信号への変換や信号電荷の転送動作等を行う。タイミングジェネレータ107は、固体撮像素子101を駆動するための駆動信号として各種のパルス信号を生成する機能と、生成したパルス信号を、固体撮像素子101を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバとしての機能とを有する。
The transfer operation of the signal electrode of the solid-
システムコントローラ103は、ビデオカメラ100の各部を統括的に制御し、その制御のための各種演算を実行する。システムコントローラ103は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリや入出力インターフェイス等がバスライン等によって互いに接続された構成を備える。入力部104は、ユーザの操作入力を受け付ける操作キーやダイアル等の各種操作部を含み、操作入力に応じた制御信号をシステムコントローラ103に出力する。
The
信号処理回路105は、各種の信号処理を行う機能を有し、固体撮像素子101の出力信号を処理する。信号処理回路105により実行される信号処理には、例えば固体撮像素子101から出力されるデジタル信号に対するAF(Auto Focus)処理やAE(Auto Exposure)処理等の各種カメラ信号処理が含まれる。信号処理回路105は、入力された信号を処理することで、映像信号を出力する。信号処理回路105から出力された映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶されたり、液晶表示装置等のモニタに出力されたりする。
The
なお、本実施形態のビデオカメラ100は、固体撮像素子101と、光学系102と、システムコントローラ103と、入力部104と、信号処理回路105と、ドライバ106と、タイミングジェネレータ107とがモジュール化されたカメラモジュールあるいは撮像機能モジュールの形態も含む。
The
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子101を有するビデオカメラ100によれば、固体撮像素子101において上述したように構造上、画素部2の周囲に形成されるスリットからの光が半導体基板10に入射することを防止することができ、チップサイズの縮小にともなって生じやすくなる、スリットからの入射光に起因する黒レベルの乱れによる画質の劣化を防止することができる。
According to the
以上説明した本技術の実施の形態においては、固体撮像素子としてCCD型の固体撮像素子を例に説明したが、本技術は、CMOS型の固体撮像素子を含め他の型の固体撮像素子への適用も可能である。CMOS型の固体撮像素子の場合、センサ部や転送トランジスタ、増幅トランジスタ等が設けられた半導体基板上に、画素部におけるトランジスタ部やOB部を遮光するための遮光膜が設けられる。そして、この遮光膜が、配線層において形成されるスリット状の間隔を覆うように設けられる。 In the embodiments of the present technology described above, a CCD solid-state image sensor has been described as an example of the solid-state image sensor. However, the present technology can be applied to other types of solid-state image sensors including a CMOS solid-state image sensor. Application is also possible. In the case of a CMOS type solid-state imaging device, a light shielding film for shielding the transistor portion and the OB portion in the pixel portion is provided on a semiconductor substrate provided with a sensor portion, a transfer transistor, an amplification transistor, and the like. And this light shielding film is provided so that the slit-shaped space | interval formed in a wiring layer may be covered.
また、CMOS型の固体撮像素子の場合、その製造方法では、イオンインプラ技術やフォトリソグラフィ技術などが活用されてセンサ部や転送トランジスタ、増幅トランジスタ等が形成された後、画素部におけるトランジスタ部やOB部を遮光するための遮光膜を形成する工程が行われる。この遮光膜を形成する工程において、画素部から例えば数十マイクロメートルの距離にある配線層のスリットを覆うように、遮光膜が形成される。 In the case of a CMOS type solid-state imaging device, the manufacturing method uses an ion implantation technique, a photolithography technique, etc. to form a sensor part, a transfer transistor, an amplification transistor, etc., and then a transistor part or OB in a pixel part. A step of forming a light shielding film for shielding the portion is performed. In the step of forming the light shielding film, the light shielding film is formed so as to cover the slit of the wiring layer at a distance of, for example, several tens of micrometers from the pixel portion.
このように、本技術は、光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部にOB部を有し、OB部を覆う遮光膜と配線層との間にスリット状の間隔が存在する構成を備える固体撮像素子において適用することができる。そして、本技術によれば、画素部に設けられる遮光膜を用い、半導体基板に対してスリット状の間隔を覆うことで、スリット状の間隔からの光が半導体基板まで達することがないように遮光することができる。 As described above, the present technology has an OB portion in a pixel portion in which a plurality of sensor portions that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged, and a slit-like interval is provided between the light shielding film that covers the OB portion and the wiring layer. The present invention can be applied to a solid-state imaging device having an existing configuration. According to the present technology, the light shielding film provided in the pixel portion is used to cover the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate so that light from the slit-like interval does not reach the semiconductor substrate. can do.
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
(1)半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、固体撮像素子。
(2)前記第2の遮光膜は、前記画素部を覆う画素部領域部と、該画素部領域部から前記画素部の外側に延長され前記画素部領域部とともに前記スリット状の間隔を覆う周辺部と、を有する、前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)前記第2の遮光膜は、前記第1の遮光膜に対して下側の層として設けられ、前記センサ部への光の入射を許容する開口部を有する遮光膜である、前記(1)または(2)に記載の固体撮像素子。
(4)前記配線層は、互いに同じ階層部分として互いの間にスリット状の間隔を隔てて設けられる複数の配線を有し、前記第2の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記複数の配線間のスリット状の間隔を覆った状態で設けられる、前記(1)から(3)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(5)半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部上に、前記センサ部への光の入射を許容する開口部を有する下層遮光膜を形成する工程と、前記下層遮光膜の上層として、前記画素部のうち、少なくとも前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部を覆う上層遮光膜と、前記画素部の周囲に前記上層遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てる配線層とを、互いに同じ階層部分として形成する工程と、を含み、前記下層遮光膜を形成する工程は、前記下層遮光膜が前記スリット状の間隔を覆った状態となるように、前記下層遮光膜を形成する、固体撮像素子の製造方法。
(6)固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、固体撮像装置。
(7)固体撮像素子と、前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、電子機器。
In addition, this technique can take the following structures.
(1) A pixel unit in which a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged on a semiconductor substrate, and an optical that is a part of the pixel unit and outputs a signal serving as a black level reference by the sensor unit. A slit between the black portion, the first light shielding film provided on the pixel portion and covering at least the optical black portion of the pixel portion, and the first light shielding film provided around the pixel portion A solid-state imaging device comprising: a wiring portion having a wiring layer provided with a gap in the form of a gap; and a second light shielding film provided in a state of covering the slit-like gap with respect to the semiconductor substrate.
(2) The second light-shielding film includes a pixel portion region portion that covers the pixel portion, and a periphery that extends from the pixel portion region portion to the outside of the pixel portion and covers the slit-shaped interval together with the pixel portion region portion. A solid-state imaging device according to (1).
(3) The second light-shielding film is a light-shielding film that is provided as a lower layer with respect to the first light-shielding film and has an opening that allows light to enter the sensor unit. The solid-state image sensor as described in 1) or (2).
(4) The wiring layer has a plurality of wirings provided as slits between each other as the same layer portion, and the second light-shielding film has the plurality of wirings with respect to the semiconductor substrate. The solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), which is provided in a state of covering a slit-like interval between wirings.
(5) forming a lower-layer light-shielding film having an opening that allows light to enter the sensor unit on a pixel unit on which a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged on a semiconductor substrate; An upper layer light-shielding film that covers at least an optical black part that outputs a signal serving as a black level reference by the sensor unit as the upper layer of the lower-layer light-shielding film, and the upper layer light-shielding film around the pixel part Forming a wiring layer with a slit-like spacing between them as the same layer portion, wherein the step of forming the lower-layer light-shielding film covers the slit-like spacing. A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the lower-layer light-shielding film is formed so as to be in a wet state.
(6) a solid-state imaging device; and a drive unit that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device, wherein the solid-state imaging device generates a plurality of signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate. A pixel unit in which a sensor unit is arranged; an optical black unit which is a part of the pixel unit and outputs a signal serving as a reference for a black level by the sensor unit; and provided on the pixel unit, and at least of the pixel unit A wiring portion having a first light shielding film that covers the optical black portion, a wiring layer that is provided around the pixel portion and that is provided with a slit-like space between the first light shielding film and the first light shielding film; And a second light-shielding film provided in a state of covering the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate.
(7) A solid-state image sensor, an optical system that guides incident light to the sensor unit of the solid-state image sensor, a drive circuit that generates a drive signal for driving the solid-state image sensor, and an output signal of the solid-state image sensor A signal processing circuit for processing, wherein the solid-state imaging device is a pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate, and a part of the pixel unit, An optical black portion that outputs a signal serving as a black level reference by the sensor portion, a first light-shielding film that is provided on the pixel portion and covers at least the optical black portion of the pixel portion, and around the pixel portion A wiring portion having a wiring layer provided with a slit-like space between the first light-shielding film and the semiconductor substrate so as to cover the slit-like space. That includes a second light-shielding film, and electronic equipment.
1 固体撮像素子
2 画素部
3 センサ部
10 半導体基板
15 配線部
16 配線層
17 配線
20 遮光膜、下層遮光膜(第2の遮光膜)
20a 開口部
20A 画素部領域部
20B 周辺部
30 遮光膜、上層遮光膜(第1の遮光膜)
35 遮光膜−配線間スリット
36 配線間スリット
40 OB部(オプティカルブラック部)
50 固体撮像装置
51 固体撮像素子
52 タイミングジェネレータ(駆動部)
100 ビデオカメラ(電子機器)
101 固体撮像素子
102 光学系
105 信号処理回路
107 タイミングジェネレータ(駆動回路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-
35 Light-shielding film-wiring slit 36 Wiring slit 40 OB part (optical black part)
DESCRIPTION OF
100 Video camera (electronic equipment)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、
前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、
前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、
前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、
固体撮像素子。 A pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate;
An optical black unit that is a part of the pixel unit and outputs a signal that is a reference of a black level by the sensor unit;
A first light-shielding film provided on the pixel portion and covering at least the optical black portion of the pixel portion;
A wiring portion provided around the pixel portion and having a wiring layer provided with a slit-like space between the first light-shielding film;
A second light-shielding film provided in a state of covering the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate,
Solid-state image sensor.
請求項1に記載の固体撮像素子。 The second light-shielding film includes a pixel portion region portion that covers the pixel portion, a peripheral portion that extends from the pixel portion region portion to the outside of the pixel portion, and covers the slit-shaped interval together with the pixel portion region portion, Having
The solid-state imaging device according to claim 1.
請求項1に記載の固体撮像素子。 The second light-shielding film is a light-shielding film provided as a lower layer with respect to the first light-shielding film and having an opening that allows light to enter the sensor unit.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記第2の遮光膜は、前記半導体基板に対して前記複数の配線間のスリット状の間隔を覆った状態で設けられる、
請求項1に記載の固体撮像素子。 The wiring layer has a plurality of wirings provided with a slit-like space between each other as the same layer portion,
The second light-shielding film is provided in a state of covering the slit-like spacing between the plurality of wirings with respect to the semiconductor substrate;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記下層遮光膜の上層として、前記画素部のうち、少なくとも前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部を覆う上層遮光膜と、前記画素部の周囲に前記上層遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てる配線層とを、互いに同じ階層部分として形成する工程と、を含み、
前記下層遮光膜を形成する工程は、前記下層遮光膜が前記スリット状の間隔を覆った状態となるように、前記下層遮光膜を形成する、
固体撮像素子の製造方法。 Forming a lower-layer light-shielding film having an opening that allows light to enter the sensor unit on a pixel unit on which a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion are arranged on a semiconductor substrate;
As the upper layer of the lower light-shielding film, an upper-layer light-shielding film that covers at least an optical black part that outputs a signal serving as a black level reference by the sensor part, and the upper-layer light-shielding film around the pixel part. Forming a wiring layer with a slit-like space between them as the same layer portion, and
The step of forming the lower light shielding film forms the lower light shielding film so that the lower light shielding film covers the slit-shaped interval.
Manufacturing method of solid-state image sensor.
前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、
前記固体撮像素子は、
半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、
前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、
前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、
前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、
前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、
固体撮像装置。 A solid-state image sensor;
A drive unit that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device is
A pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate;
An optical black unit that is a part of the pixel unit and outputs a signal that is a reference of a black level by the sensor unit;
A first light-shielding film provided on the pixel portion and covering at least the optical black portion of the pixel portion;
A wiring portion provided around the pixel portion and having a wiring layer provided with a slit-like space between the first light-shielding film;
A second light-shielding film provided in a state of covering the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate,
Solid-state imaging device.
前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、
前記固体撮像素子は、
半導体基板上に光電変換により信号電荷を生成する複数のセンサ部を配列させる画素部と、
前記画素部の一部であり、前記センサ部によって黒レベルの基準となる信号を出力するオプティカルブラック部と、
前記画素部上に設けられ、前記画素部の少なくとも前記オプティカルブラック部を覆う第1の遮光膜と、
前記画素部の周囲に設けられ、前記第1の遮光膜との間にスリット状の間隔を隔てて設けられる配線層を有する配線部と、
前記半導体基板に対して前記スリット状の間隔を覆った状態で設けられる第2の遮光膜と、を備える、
電子機器。 A solid-state image sensor;
An optical system that guides incident light to the sensor section of the solid-state imaging device;
A drive circuit for generating a drive signal for driving the solid-state imaging device;
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device is
A pixel unit that arranges a plurality of sensor units that generate signal charges by photoelectric conversion on a semiconductor substrate;
An optical black unit that is a part of the pixel unit and outputs a signal that is a reference of a black level by the sensor unit;
A first light-shielding film provided on the pixel portion and covering at least the optical black portion of the pixel portion;
A wiring portion provided around the pixel portion and having a wiring layer provided with a slit-like space between the first light-shielding film;
A second light-shielding film provided in a state of covering the slit-like interval with respect to the semiconductor substrate,
Electronics.
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JP2012001868A JP2013143610A (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Solid state imaging element, method for manufacturing the same, solid state imaging device and electronic apparatus |
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Cited By (1)
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US10763298B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-09-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system |
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2012
- 2012-01-10 JP JP2012001868A patent/JP2013143610A/en active Pending
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US10763298B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-09-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system |
US11177314B2 (en) | 2016-10-28 | 2021-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image pickup system |
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