JP2596167B2 - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージセンサに関するものである。
従来ショットキー型CCD赤外イメージセンサは第２図
に示す構成の単位絵素を有するものが提案されてきた
（例えば、テレビジョン学会技術報告1988年、12巻、36
号、19〜24頁）。このイメージセンサの単位絵素は受光
素子（白金シリサイド電極４、N-型ガードリング2,N+型
領域３を含むショットキー・ホトダイオード）、Ｎ型転
送チャネル7,転送電極９を含むCCDレジスタからなる信
号電荷転送部およびトランスファゲート領域６により構
成されている。素子裏面から入射した赤外光は、Ｐ型シ
リコン基板１を透過し、白金シリサイド電極４で一部吸
収され、信号電荷を発生させる。吸収されなかった赤外
線は、アルミニウム反射膜15で反射され、再び白金シリ
サイド電極４に入射する。白金シリサイド電極４とアル
ミニウム反射膜15の間には、１μｍ厚程度のSiO2やSiO
膜（キャビティ膜14）をはさんである。受光素子部の感
度特性はキャビティ膜の膜厚に依存することが知られて
いる。
に示す構成の単位絵素を有するものが提案されてきた
（例えば、テレビジョン学会技術報告1988年、12巻、36
号、19〜24頁）。このイメージセンサの単位絵素は受光
素子（白金シリサイド電極４、N-型ガードリング2,N+型
領域３を含むショットキー・ホトダイオード）、Ｎ型転
送チャネル7,転送電極９を含むCCDレジスタからなる信
号電荷転送部およびトランスファゲート領域６により構
成されている。素子裏面から入射した赤外光は、Ｐ型シ
リコン基板１を透過し、白金シリサイド電極４で一部吸
収され、信号電荷を発生させる。吸収されなかった赤外
線は、アルミニウム反射膜15で反射され、再び白金シリ
サイド電極４に入射する。白金シリサイド電極４とアル
ミニウム反射膜15の間には、１μｍ厚程度のSiO2やSiO
膜（キャビティ膜14）をはさんである。受光素子部の感
度特性はキャビティ膜の膜厚に依存することが知られて
いる。
第３図（ａ）は従来のイメージセンサを用いて撮像す
る場合の構成を示す模式図である。イメージセンサ18
は、上述した単位絵素をマトリクス状に配した結像面19
を有している。対象物から発した赤外線はレンズ20で集
光され、上述の結像面に照射される。ここで結像面の任
意の点Ａについて注目する。点Ａでの単位セルでの受光
について第３図（ｂ）に模式図を示す。点Ａでの受光素
子21には、対象物から発しレンズで集光された有効光10
1以外に、イメージセンサの周囲の構成物から発する背
景光102も照射される。受光素子に背景光が照射される
と、有効光が照射された場合と同様に、信号電荷が生じ
てしまい、受光素子での有効光に対するS/Nが劣化して
しまう問題が生じる。
る場合の構成を示す模式図である。イメージセンサ18
は、上述した単位絵素をマトリクス状に配した結像面19
を有している。対象物から発した赤外線はレンズ20で集
光され、上述の結像面に照射される。ここで結像面の任
意の点Ａについて注目する。点Ａでの単位セルでの受光
について第３図（ｂ）に模式図を示す。点Ａでの受光素
子21には、対象物から発しレンズで集光された有効光10
1以外に、イメージセンサの周囲の構成物から発する背
景光102も照射される。受光素子に背景光が照射される
と、有効光が照射された場合と同様に、信号電荷が生じ
てしまい、受光素子での有効光に対するS/Nが劣化して
しまう問題が生じる。
本発明は、受光素子、信号電荷転送部および前記受光
素子の信号電荷を前記信号電荷転送部に転送するトラン
スファゲート領域で構成される単位絵素を複数個半導体
基板に集積した受光領域を有するイメージセンサにおい
て、前記受光素子の受光面及び前記信号電荷転送部の転
送チャネルにそれぞれ対応して第１開口及び第２開口を
有する遮光膜が、前記半導体基板の光入射側に設けられ
ているというものである。
素子の信号電荷を前記信号電荷転送部に転送するトラン
スファゲート領域で構成される単位絵素を複数個半導体
基板に集積した受光領域を有するイメージセンサにおい
て、前記受光素子の受光面及び前記信号電荷転送部の転
送チャネルにそれぞれ対応して第１開口及び第２開口を
有する遮光膜が、前記半導体基板の光入射側に設けられ
ているというものである。
遮光膜の第１開口は受光素子への光入射窓であり、そ
の周囲の遮光膜部分で背景光の受光素子への入射を防
ぐ。第２開口を通って転送チャネルに入射する光により
トラップを埋める。
の周囲の遮光膜部分で背景光の受光素子への入射を防
ぐ。第２開口を通って転送チャネルに入射する光により
トラップを埋める。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例のショットキー型CCD
赤外イメージセンサを示す半導体チップの断面図であ
る。
赤外イメージセンサを示す半導体チップの断面図であ
る。
第２図の従来例との相違は、白金シリサイド電極４の
表面に反射防止膜５が設けられていること、アルミニウ
ム反射膜15の代りに第１開口11a,第２開口12aを有する
遮光膜が設けられていることである。
表面に反射防止膜５が設けられていること、アルミニウ
ム反射膜15の代りに第１開口11a,第２開口12aを有する
遮光膜が設けられていることである。
反射防止膜５は一酸化ケイ素膜からなり、対象光の波
長に見合った厚さを有している。対象光の波長が４μｍ
前後だとすると、厚さは700nmにする。
長に見合った厚さを有している。対象光の波長が４μｍ
前後だとすると、厚さは700nmにする。
第１開口11aは受光素子の直上部に、第２開口2aはＮ
型転送チャネルの直上部にそれぞれ設けられている。受
光素子に入射する有効光は、受光領域内での受光素子の
位置およびレンズのＦ値でそれぞれ異なるので第１開口
の大きさは各単位絵素により異なったものにしておくと
よい。遮光膜13aは例えば厚さ１μｍのアルミニウム膜
である。
型転送チャネルの直上部にそれぞれ設けられている。受
光素子に入射する有効光は、受光領域内での受光素子の
位置およびレンズのＦ値でそれぞれ異なるので第１開口
の大きさは各単位絵素により異なったものにしておくと
よい。遮光膜13aは例えば厚さ１μｍのアルミニウム膜
である。
ショットキー型CCD赤外イメージセンサは、液体窒素
温度の低温で使用する。CCDレジスタのＮ型転送チャネ
ル７に含まれているドーパント（例えば、リン）の一部
が凍結し、CCDレジスタによる信号電荷転送の際にはこ
の凍結したドーパントが、トラップとして働き、転送損
失を生じさせることがある。CCDレジスタに、光を照射
することによりドーパントの凍結が減少し、転送損失が
軽減する。このため、CCDレジスタに光が照射されるよ
う第２開口が設けられている。
温度の低温で使用する。CCDレジスタのＮ型転送チャネ
ル７に含まれているドーパント（例えば、リン）の一部
が凍結し、CCDレジスタによる信号電荷転送の際にはこ
の凍結したドーパントが、トラップとして働き、転送損
失を生じさせることがある。CCDレジスタに、光を照射
することによりドーパントの凍結が減少し、転送損失が
軽減する。このため、CCDレジスタに光が照射されるよ
う第２開口が設けられている。
第４図は第２の実施例を示す半導体チップの断面図で
ある。
ある。
この実施例は第２図に示した従来例の裏面入射型イメ
ージセンサのＰ型シリコン基板１の裏面（光入射側）に
遮光膜13bを設けたものであり、第１開口11b、第２開口
12bはそれぞれ受光素子の受光面（白金シリサイド膜４
とＰ型シリコン基板との接触部）に対応する位置に設け
られている。
ージセンサのＰ型シリコン基板１の裏面（光入射側）に
遮光膜13bを設けたものであり、第１開口11b、第２開口
12bはそれぞれ受光素子の受光面（白金シリサイド膜４
とＰ型シリコン基板との接触部）に対応する位置に設け
られている。
第５図は第３の実施例を示す半導体チップの断面図で
ある。
ある。
この実施例は可視用CCD型イメージセンサであり、遮
光膜13bに第２開口12bが設けられていること、その直下
に赤外透過膜17が設けられている点で公知の可視用CCD
イメージセンサと異なっている。赤外透過膜17は、シリ
コンの吸収端より短波長の光を遮断し赤外光を透過させ
てＮ型転送チャネル7cのトラップを埋め転送効率を改善
するためのものであり、１μｍ程度のシリコン膜、好ま
しくは単結晶シリコン膜である。
光膜13bに第２開口12bが設けられていること、その直下
に赤外透過膜17が設けられている点で公知の可視用CCD
イメージセンサと異なっている。赤外透過膜17は、シリ
コンの吸収端より短波長の光を遮断し赤外光を透過させ
てＮ型転送チャネル7cのトラップを埋め転送効率を改善
するためのものであり、１μｍ程度のシリコン膜、好ま
しくは単結晶シリコン膜である。
以上説明したように本発明は、受光素子の受光面及び
転送チャネルにそれぞれ対応して第１開口及び第２開口
を有する遮光膜を設けることによりイメージセンサのS/
N及び転送効率を改善することができる。
転送チャネルにそれぞれ対応して第１開口及び第２開口
を有する遮光膜を設けることによりイメージセンサのS/
N及び転送効率を改善することができる。
第１図，第２図，第４図及び第５図はそれぞれ第１の実
施例，従来例，第２の実施例及び第３の実施例を示す半
導体チップの断面図、第３図（ａ）はイメージセンサを
用いて撮像する場合の構成を示す模式図、第３図（ｂ）
は点Ａでの単位セルでの受光の有様を示す模式図であ
る。 1,1a,1c……Ｐ型シリコン基板、２……N-型ガードリン
グ、３……N+型領域、４……白金シリサイド電極、５…
…反射防止膜、6,6c……トランスファゲート領域、7,7c
……Ｎ型転送チャネル、8,8c……チャネルストッパ、９
……転送電極（多結晶シリコン膜）、10……絶縁膜、11
a,11b,11c……第１開口、12a,12b,12c……第２開口、13
a,13b,13c……遮光膜、14……キャビティ膜、15……ア
ルミニウム反射膜、16……N+型領域、17……赤外透過
膜。
施例，従来例，第２の実施例及び第３の実施例を示す半
導体チップの断面図、第３図（ａ）はイメージセンサを
用いて撮像する場合の構成を示す模式図、第３図（ｂ）
は点Ａでの単位セルでの受光の有様を示す模式図であ
る。 1,1a,1c……Ｐ型シリコン基板、２……N-型ガードリン
グ、３……N+型領域、４……白金シリサイド電極、５…
…反射防止膜、6,6c……トランスファゲート領域、7,7c
……Ｎ型転送チャネル、8,8c……チャネルストッパ、９
……転送電極（多結晶シリコン膜）、10……絶縁膜、11
a,11b,11c……第１開口、12a,12b,12c……第２開口、13
a,13b,13c……遮光膜、14……キャビティ膜、15……ア
ルミニウム反射膜、16……N+型領域、17……赤外透過
膜。
Claims (1)
- 【請求項１】受光素子、信号電荷転送部および前記受光
素子の信号電荷を前記信号電荷転送部に転送するトラン
スファゲート領域で構成される単位絵素を複数個半導体
基板に集積した受光領域を有するイメージセンサにおい
て、前記受光素子の受光面及び前記信号電荷転送部の転
送チャネルにそれぞれ対応して第１開口及び第２開口を
有する遮光膜が、前記半導体基板の光入射側に設けられ
ていることを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2093419A JP2596167B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2093419A JP2596167B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291966A JPH03291966A (ja) | 1991-12-24 |
| JP2596167B2 true JP2596167B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=14081783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2093419A Expired - Lifetime JP2596167B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596167B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3370048B1 (en) * | 2016-09-02 | 2023-07-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Image pickup device |
| JP6350694B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2018-07-04 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
-
1990
- 1990-04-09 JP JP2093419A patent/JP2596167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03291966A (ja) | 1991-12-24 |
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