JP2830117B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JP2830117B2 JP2830117B2 JP1193015A JP19301589A JP2830117B2 JP 2830117 B2 JP2830117 B2 JP 2830117B2 JP 1193015 A JP1193015 A JP 1193015A JP 19301589 A JP19301589 A JP 19301589A JP 2830117 B2 JP2830117 B2 JP 2830117B2
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- light
- imaging device
- shielding film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像素子の構造に関し、特に光電変換素
子および電荷転送手段を半導体基板に形成した固体撮像
素子に関する。
子および電荷転送手段を半導体基板に形成した固体撮像
素子に関する。
固体撮像素子には光電変換素子と電荷転送手段を同一
半導体基板に形成するタイプのものと、光電変換素子を
半導体基板上に成長した半導体薄膜により形成する積層
型のものとがあるが、現在固体撮像素子として実用化さ
れているのは前者のタイプのものである。
半導体基板に形成するタイプのものと、光電変換素子を
半導体基板上に成長した半導体薄膜により形成する積層
型のものとがあるが、現在固体撮像素子として実用化さ
れているのは前者のタイプのものである。
第３図は、従来のこの種の固体撮像素子の一例である
縦型オーバフロードレイン構造を有するCCD型固体撮像
素子を示す半導体チップの縦断面図である。
縦型オーバフロードレイン構造を有するCCD型固体撮像
素子を示す半導体チップの縦断面図である。
Ｎ型半導体基板１（シリコン）に設けられたＰ型ウェ
ル２内に、フォトダイオードをなすＮ型領域3,電荷転送
手段をなすＮ型領域4,P+チャネルストップ領域５がそれ
ぞれ形成され、電荷転送を行なうためのポリシリコン電
極6,遮光膜７がそれぞれ酸化シリコン膜12−1,12−２を
介して設けられている。
ル２内に、フォトダイオードをなすＮ型領域3,電荷転送
手段をなすＮ型領域4,P+チャネルストップ領域５がそれ
ぞれ形成され、電荷転送を行なうためのポリシリコン電
極6,遮光膜７がそれぞれ酸化シリコン膜12−1,12−２を
介して設けられている。
上述した従来の固体撮像素子では電荷転送手段をなす
Ｎ型領域４に入射光９が半導体基板に入射しない様に遮
光膜７を設けているが、遮光膜７に当たった光は外部に
反射するか、あるいは遮光膜に吸収されて信号電荷生成
に寄与していない。このため従来の固体撮像素子では入
射光の一部しか利用できないために感度が低下してしま
うという問題点がある。
Ｎ型領域４に入射光９が半導体基板に入射しない様に遮
光膜７を設けているが、遮光膜７に当たった光は外部に
反射するか、あるいは遮光膜に吸収されて信号電荷生成
に寄与していない。このため従来の固体撮像素子では入
射光の一部しか利用できないために感度が低下してしま
うという問題点がある。
上述の問題点は、固体撮像素子の画素数を増やすため
に高密度化するほど深刻なものとなってくる。例えば1/
2インチ管相当の素子を例に取ると、水平画素数510画素
の素子の単位セル面積が12.5μｍ（Ｈ）×10μｍ（Ｖ）
＝125μm2に対し、水平画素を670画素にすると9.5μｍ
（Ｈ）×10μｍ（Ｖ）＝95μm2と76％に単位セル面積は
減少する。単位セル面積の減少に対して遮光膜の開口面
積の減少はさらに大きくチャネルストップ領域の幅1.5
μｍフォトダイオードと遮光膜のオーバーラップ幅0.5
μｍを一定とし、電荷転送手段の幅をそれぞれ510画素
の素子が３μｍ、670画素の素子が２μｍとした場合、
第４図（ａ），（ｂ）に示す様に遮光膜の開口面積はそ
れぞれ510画素素子が5.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ（Ｖ）＝4
1.25μm2に対し670画素素子は3.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ
（Ｖ）＝26.25μm2で開口面積は64％に減少してしま
う。この時の入射光の利用率すなわち開口率は28％とな
り入射光の1/4程度しか利用できないことになる。
に高密度化するほど深刻なものとなってくる。例えば1/
2インチ管相当の素子を例に取ると、水平画素数510画素
の素子の単位セル面積が12.5μｍ（Ｈ）×10μｍ（Ｖ）
＝125μm2に対し、水平画素を670画素にすると9.5μｍ
（Ｈ）×10μｍ（Ｖ）＝95μm2と76％に単位セル面積は
減少する。単位セル面積の減少に対して遮光膜の開口面
積の減少はさらに大きくチャネルストップ領域の幅1.5
μｍフォトダイオードと遮光膜のオーバーラップ幅0.5
μｍを一定とし、電荷転送手段の幅をそれぞれ510画素
の素子が３μｍ、670画素の素子が２μｍとした場合、
第４図（ａ），（ｂ）に示す様に遮光膜の開口面積はそ
れぞれ510画素素子が5.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ（Ｖ）＝4
1.25μm2に対し670画素素子は3.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ
（Ｖ）＝26.25μm2で開口面積は64％に減少してしま
う。この時の入射光の利用率すなわち開口率は28％とな
り入射光の1/4程度しか利用できないことになる。
本発明の固体撮像素子は、半導体基板に設けられた光
電変換素子と、該光電変換素子に隣接し該光電変換素子
で生成される信号電荷を転送する電荷転送手段と、該電
荷転送手段に光が入射するのを防止するための遮光膜と
を有し、前記光電変換素子の少なくとも一部分が前記電
荷転送手段の表面よりも上部に位置するとともに、前記
遮光膜の表面がテーパー形状を有するというものであ
る。
電変換素子と、該光電変換素子に隣接し該光電変換素子
で生成される信号電荷を転送する電荷転送手段と、該電
荷転送手段に光が入射するのを防止するための遮光膜と
を有し、前記光電変換素子の少なくとも一部分が前記電
荷転送手段の表面よりも上部に位置するとともに、前記
遮光膜の表面がテーパー形状を有するというものであ
る。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の縦型オーバフローを
有するCCD型固体撮像素子を示す半導体チップ縦断面図
である。
有するCCD型固体撮像素子を示す半導体チップ縦断面図
である。
光電変換素子を形成する部分を残して選択的にエッチ
バックしたＮ型半導体基板１のＰ型ウェル２内にフォト
ダイオードをなすＮ型領域３、電荷転送手段をなすＮ型
領域４、P+チャネルストップ領域５、がそれぞれ形成さ
れ、酸化膜を介して電荷転送を行なうためのポリシリコ
ン電極６（電荷転送ゲート電極）が形成される。ポリシ
リコン電極６の上部に位置するアルミニウムなどの金属
からなる遮光膜７を断面がテーパー形状（好ましくは台
形）を有する様に形成することによりこのテーパー部分
に当たった入射光９の反射光はフォトダイオードのＮ型
領域３に入射する。遮光膜のテーパー形状は例えばレジ
ストパターンをマスクに遮光膜材を等方性エッチングす
ることにより形成できる。第４図（ｂ）と同じ1/2イン
チ管相当，水平670画素の素子に本発明の第１の実施例
の構造を採用した場合、1.0μｍのアルミニウム膜を等
方性エッチングし3.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ（Ｖ）の開口
を形成した場合ほぼ45゜の傾斜のテーパーが形成された
とすると、アルミニウムの反射率が90％として計算する
と全入射光のうちの52％を利用できることになり感度を
従来例の場合の約２倍にすることが可能となる。
バックしたＮ型半導体基板１のＰ型ウェル２内にフォト
ダイオードをなすＮ型領域３、電荷転送手段をなすＮ型
領域４、P+チャネルストップ領域５、がそれぞれ形成さ
れ、酸化膜を介して電荷転送を行なうためのポリシリコ
ン電極６（電荷転送ゲート電極）が形成される。ポリシ
リコン電極６の上部に位置するアルミニウムなどの金属
からなる遮光膜７を断面がテーパー形状（好ましくは台
形）を有する様に形成することによりこのテーパー部分
に当たった入射光９の反射光はフォトダイオードのＮ型
領域３に入射する。遮光膜のテーパー形状は例えばレジ
ストパターンをマスクに遮光膜材を等方性エッチングす
ることにより形成できる。第４図（ｂ）と同じ1/2イン
チ管相当，水平670画素の素子に本発明の第１の実施例
の構造を採用した場合、1.0μｍのアルミニウム膜を等
方性エッチングし3.5μｍ（Ｈ）×7.5μｍ（Ｖ）の開口
を形成した場合ほぼ45゜の傾斜のテーパーが形成された
とすると、アルミニウムの反射率が90％として計算する
と全入射光のうちの52％を利用できることになり感度を
従来例の場合の約２倍にすることが可能となる。
第２図は第１の実施例の変形を示す半導体チップの縦
断面図である。光電変換素子を形成する部分を残して選
択的にエッチバックしたＮ型半導体基板１のＰ型ウェル
２内にフォトダイオードをなすＮ型領域３、電荷転送手
段をなすＮ型領域４、P+チャネルストップ領域５がそれ
ぞれ形成され、酸化シリコン膜を介して電荷転送を行な
うためのポリシリコン電極６が設けられているのは第１
の実施例と同様である。第２の実施例ではポリシリコン
電極６上にテーパー形状（三角形）を有する層間膜８
（酸化シリコン又はポリシリコンからできているものと
する。）が形成されその上に一様の膜厚のアルミニウム
などの遮光膜７が形成されている。遮光膜７に当たった
入射光９の反射光がフォトダイオードに入射することに
よって第１の実施例と同様、感度を向上させる効果が得
られる。
断面図である。光電変換素子を形成する部分を残して選
択的にエッチバックしたＮ型半導体基板１のＰ型ウェル
２内にフォトダイオードをなすＮ型領域３、電荷転送手
段をなすＮ型領域４、P+チャネルストップ領域５がそれ
ぞれ形成され、酸化シリコン膜を介して電荷転送を行な
うためのポリシリコン電極６が設けられているのは第１
の実施例と同様である。第２の実施例ではポリシリコン
電極６上にテーパー形状（三角形）を有する層間膜８
（酸化シリコン又はポリシリコンからできているものと
する。）が形成されその上に一様の膜厚のアルミニウム
などの遮光膜７が形成されている。遮光膜７に当たった
入射光９の反射光がフォトダイオードに入射することに
よって第１の実施例と同様、感度を向上させる効果が得
られる。
以上説明したように本発明は光電変換素子の表面が電
荷転送手段よりも上部に位置する様にするとともに、遮
光膜の表面をテーパー形状にすることにより遮光膜から
の反射光を光電変換素子に入射させ、固体撮像素子の感
度を向上させることができる効果がある。
荷転送手段よりも上部に位置する様にするとともに、遮
光膜の表面をテーパー形状にすることにより遮光膜から
の反射光を光電変換素子に入射させ、固体撮像素子の感
度を向上させることができる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示す半導体チップの縦
断面図、第２図は第１の実施例の変形を示す半導体チッ
プの縦断面図、第３図は従来例を示す半導体チップの縦
断面図、第４図は固体撮像素子の単位セルを示す平面図
である。 １……Ｎ型半導体基板、２……Ｐ型ウェル、３……フォ
トダイオードをなすＮ型領域、４……電荷転送手段をな
すＮ型領域、５……P+チャネルストップ領域、６……ポ
リシリコン電極、７……遮光膜、８……層間膜、９……
入射光、10……チャネルストップ、11……遮光膜開口、
12−1,12−２……酸化シリコン膜。
断面図、第２図は第１の実施例の変形を示す半導体チッ
プの縦断面図、第３図は従来例を示す半導体チップの縦
断面図、第４図は固体撮像素子の単位セルを示す平面図
である。 １……Ｎ型半導体基板、２……Ｐ型ウェル、３……フォ
トダイオードをなすＮ型領域、４……電荷転送手段をな
すＮ型領域、５……P+チャネルストップ領域、６……ポ
リシリコン電極、７……遮光膜、８……層間膜、９……
入射光、10……チャネルストップ、11……遮光膜開口、
12−1,12−２……酸化シリコン膜。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板に設けられた光電変換素子と、
該光電変換素子に隣接し該光電変換素子で生成される信
号電荷を転送する電荷転送手段と、該電荷転送手段に光
が入射するのを防止するための遮光膜とを有し、前記光
電変換素子の少なくとも一部分が前記電荷転送手段の表
面よりも上部に位置するとともに、前記遮光膜の表面が
テーパー形状を有することを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193015A JP2830117B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193015A JP2830117B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357274A JPH0357274A (ja) | 1991-03-12 |
| JP2830117B2 true JP2830117B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=16300769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193015A Expired - Lifetime JP2830117B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830117B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105580138A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-05-11 | 索尼公司 | 固态成像装置和电子设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5971261B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2016-08-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および製造方法、並びに電子機器 |
-
1989
- 1989-07-25 JP JP1193015A patent/JP2830117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105580138A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-05-11 | 索尼公司 | 固态成像装置和电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0357274A (ja) | 1991-03-12 |
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