JP2964488B2 - 固体撮像素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電荷結合素子を用いた固体撮像素子に関
し、特に、スミアを低減せしめた固体撮像素子に関す
る。

［従来の技術］ 電荷結合素子を用いた従来の固体撮像素子の受光部か
ら電荷転送領域にかけての断面図を第３図に示す。同図
に示すように、ｎ型半導体基板１上にはｐ型ウェル層２
が設けられ、該ｐ型ウェル層内には受光部となるｎ型不
純物領域３と、電荷結合素子の電荷転送領域となるｎ型
不純物領域７が形成されており、これらの各領域は、ｐ
型チャネルストップ領域８によって囲まれ互いに分離さ
れている。また、半導体基板上には、受光部に蓄積され
た光電変換電荷を読み出しこれを転送するための多結晶
シリコンゲート電極６が絶縁膜を介して形成されてお
り、その上には層間絶縁膜4aを介して受光部を規定する
アルミニウムからなる遮光膜5aが形成されている。この
遮光膜5aの開口部から入射した光は、前記ｎ型不純物領
域３へ到達してここで光電変換される。この光電変換さ
れた電荷は、この不純物領域（受光部）３に一時蓄えら
れ、その後、この電荷は多結晶シリコンゲート電極６に
印加される読み出しパルスにより、不純物預域３に隣接
した半導体基板表面に作られるチャネルを介して電荷転
送領域であるｎ型不純物領域７へ読み出される。ｎ型不
純物領域７へ読み出された信号電荷は、紙面と垂直方向
に出力回路へ向かって転送され、ビデオ信号として出力
される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の撮像素子では、通常入射した光は遮光
膜5aの開口部を通って半導体内部へ到達し光電変換され
て受光部であるｎ型不純物領域３に蓄えられるが、一部
の光は遮光膜の開口部に対して斜めに入射して電荷転送
領域であるｎ型不純物領域７に直接またはその近傍に入
射し、そこで光電変換された電荷がｎ型不純物領域７に
集められる。あるいは、半導体表面と遮光膜との間で多
重反射した後にｎ型不純物領域またはその近傍に入射す
る光も同様の現象を生じさせる。このような本来受光部
において蓄積さるべき電荷のうち、電荷転送部へ集めら
れる電荷はスミアと呼ばれる偽信号であって、従来の撮
像素子ではこのスミア成分を少なくすることができず、
これが高輝度の被写体を撮像する場合に画像劣化を招く
原因となっていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の固体撮像素子は、半導体基板の表面領域内に
形成された複数の受光部と、前記半導体基板の表面領域
内に設けられた前記受光部で光電変換された信号電荷の
電荷転送領域となる半導体領域と、前記半導体領域上に
絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電
極上に絶縁膜を介して前記ゲート電極を覆って形成され
た、前記受光部上に開口を有する多結晶シリコン膜と、
前記多結晶シリコン膜より上方において前記半導体領域
上を除く半導体基板上に形成され、かつ、前記受光部端
位置において側壁部分を有する層間絶縁膜と、前記多結
晶シリコン膜上から前記層間膜上にかけて形成された前
記受光部上に開口を有し、かつ、前記側壁部分と前記半
導体領域上の前記多結晶シリコン膜に接して被着された
遮光膜とを具備している。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す受光部周辺の断面
図である。同図において、第３図に示した従来例と共通
する部分については、同一の参照番号が付されているの
で、重複する説明は省略するが、本実施例では、多結晶
シリコンゲート電極６上に薄い絶縁膜を介してゲート電
極を完全に覆うように多結晶シリコン膜９が形成されて
おり、また、基板上表面を覆う層間絶縁膜４からは電荷
転送領域上の部分が除去され該部分で多結晶シリコン膜
９が露出せしめられている。そして、受光部を規定する
ためにｎ型不純物領域３上に開口を有するアルミニウム
からなる遮光膜５は、層間絶縁膜上から該層間絶縁膜の
側壁を介して多結晶シリコン膜９上に達し、該多結晶シ
リコン膜の露出表面部分を覆っている。

このような構成を有する固体撮像素子においては、受
光部上部の層間絶縁膜の側壁を遮光膜で覆っているた
め、斜めの入射光は、この側壁部分で阻止されて電荷転
送領域へは到達しない。また、半導体表面で反射して遮
光膜へ向かう光は、多結晶シリコン膜９に入射するが、
多結晶シリコンは酸化シリコンより光吸収係数が大きい
ので、入射光はここで減衰せしめられる。

さらに、多結晶シリコン膜の膜厚を制御して、この膜
に反射防止膜の作用をもたせれば、再反射によって半導
体基板へ入射する光は極く微弱なものとなる。よって、
本実施例によれば、電荷転送領域あるいはその近傍に到
達する光は極く僅かなものとなるのでスミア成分を有効
に減少せしめることができる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す断面図である。
この実施例の先の実施例と異なる点は、アルミニウム製
の遮光膜５の下層に、これと同一パターンの多結晶シリ
コン膜10を形成した点である。この構成によれば、スミ
アを抑制することができる外、層間絶縁膜の側壁部分で
反射する光を減衰せしめることができるので解像度を上
げることができる。

なお、以上に説明した実施例では、電荷結合素子とし
て埋め込みチャネル型のものを用いていたが、本発明は
これに限定されるものではなく、表面チャネル型の電荷
結合素子を用いるものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ゲート電極上に絶縁
膜を介して多結晶シリコン膜を、さらにその上に該多結
晶シリコン膜の電荷転送領域上の部分を露出させる層間
絶縁膜を設け、該層間絶縁膜上に形成された受光部を規
定する遮光膜を前記多結晶シリコン膜の露出部分迄延在
せしめたものであるので、本発明によれば、斜め入射光
の電荷転送領域への直接の到達は層間絶縁膜の側壁部分
の遮光膜によって阻止することができ、また、多重反射
による電荷転送領域への入射光は多結晶シリコン膜の作
用により十分減衰せしめることができる。したがって、
本発明によれは、スミアを格段に減少させて、鮮明な画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ本発明の実施例を示す断面
図、第３図は、従来例を示す断面図である。 １……ｎ型半導体基板、２……ｐ型ウェル層、３……ｎ
型不純物領域（受光部）、４、4a……層間絶縁膜、５、
5a……遮光膜、６……多結晶シリコンゲート電極、７…
…ｎ型不純物領域（電荷転送領域）、８……ｐ型チャネ
ルストップ領域、９、10……多結晶シリコン膜。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板の表面領域内に形成された複数
   の受光部と、前記半導体基板の表面領域内に設けられた
   前記受光部で光電変換された信号電荷の電荷転送領域と
   なる半導体領域と、前記半導体領域上に絶縁膜を介して
   形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に絶縁膜を
   介して前記ゲート電極を覆って形成された、前記受光部
   上に開口を有する多結晶シリコン膜と、前記多結晶シリ
   コン膜より上方において前記半導体領域上を除く半導体
   基板上に形成され、かつ、前記受光部端位置において側
   壁部分を有する層間絶縁膜と、前記多結晶シリコン膜上
   から前記層間膜上にかけて形成された前記受光部上に開
   口を有し、かつ、前記側壁部分と前記半導体領域上の前
   記多結晶シリコン膜に接して被着された遮光膜とを具備
   することを特徴とする固体撮像素子。