JP3191967B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画素アレイ上にマイク
ロレンズアレイを備えた固体撮像装置に関する。
ロレンズアレイを備えた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＯＳ型受光・蓄積部を有する受
光素子からなる固体撮像装置は種々のものが知られてい
るが、そのうち、ＭＯＳ型受光・蓄積部を有しかつ内部
増幅機能を有する受光素子を用いた固体撮像装置があ
る。その一例として、本発明者等が提案したＣＭＤを用
いた固体撮像装置があり、特開昭６１−８４０５９号、
及び1986年に開催されたＩnternational Ｅlectron Ｄ
evice Ｍeeting（ＩＥＤＭ）の予稿集の第353 〜356 頁
の“A NEW MOS IMAGE SENSOR OPERATING IN A NON-DEST
RUCTIVE READOUT MODE”という題名の論文でその内容に
ついて開示がなされている。
光素子からなる固体撮像装置は種々のものが知られてい
るが、そのうち、ＭＯＳ型受光・蓄積部を有しかつ内部
増幅機能を有する受光素子を用いた固体撮像装置があ
る。その一例として、本発明者等が提案したＣＭＤを用
いた固体撮像装置があり、特開昭６１−８４０５９号、
及び1986年に開催されたＩnternational Ｅlectron Ｄ
evice Ｍeeting（ＩＥＤＭ）の予稿集の第353 〜356 頁
の“A NEW MOS IMAGE SENSOR OPERATING IN A NON-DEST
RUCTIVE READOUT MODE”という題名の論文でその内容に
ついて開示がなされている。
【０００３】図７は、従来のＣＭＤ型固体撮像装置の１
画素部分の断面構造を示す。
画素部分の断面構造を示す。
【０００４】図中の１は、Ｐ- 型のＳｉ基板を示す。こ
の基板１上にはＮ- 型のエピタキシャル層からなるチャ
ンネル層２が形成されている。このチャネル層２の表面
には、Ｎ+ 型のソ−ス領域３，Ｎ+ 型のドレイン領域４
が形成されている。前記チャネル層２上には、内部に環
状のゲ−ト電極５が前記ソ−ス・ドレイン領域３，４間
の領域上に位置するように埋設された保護膜６が形成さ
れている。なお、前記ゲ−ト電極５とチャンネル層２間
の保護膜６´はゲ−ト絶縁膜として機能する。
の基板１上にはＮ- 型のエピタキシャル層からなるチャ
ンネル層２が形成されている。このチャネル層２の表面
には、Ｎ+ 型のソ−ス領域３，Ｎ+ 型のドレイン領域４
が形成されている。前記チャネル層２上には、内部に環
状のゲ−ト電極５が前記ソ−ス・ドレイン領域３，４間
の領域上に位置するように埋設された保護膜６が形成さ
れている。なお、前記ゲ−ト電極５とチャンネル層２間
の保護膜６´はゲ−ト絶縁膜として機能する。
【０００５】こうした構成の固体撮像装置の受光動作
は、次の通りである。
は、次の通りである。
【０００６】まず、光７がゲ−ト電極５の上部より入射
すると、入射光７は保護膜６，ゲ−ト電極５，ゲ−ト絶
縁膜を通ってチャネル層２に入り、そこで正孔−電子対
を発生させる。そのうちの光発生正孔が、逆バイアスが
印加されているゲ−ト電極５直下のゲ−ト絶縁膜とチャ
ネル層２の界面に蓄積され、その結果、チャネル層２の
表面電位が上昇する。それにより、ソ−ス領域３とドレ
イン領域４間に存在する電子に対する電位障壁が低下
し、チャネル層２中を電子電流が流れる。そして、この
電流を読み取ることにより増幅された光信号が得られる
ようになっている。
すると、入射光７は保護膜６，ゲ−ト電極５，ゲ−ト絶
縁膜を通ってチャネル層２に入り、そこで正孔−電子対
を発生させる。そのうちの光発生正孔が、逆バイアスが
印加されているゲ−ト電極５直下のゲ−ト絶縁膜とチャ
ネル層２の界面に蓄積され、その結果、チャネル層２の
表面電位が上昇する。それにより、ソ−ス領域３とドレ
イン領域４間に存在する電子に対する電位障壁が低下
し、チャネル層２中を電子電流が流れる。そして、この
電流を読み取ることにより増幅された光信号が得られる
ようになっている。
【０００７】一方、ＣＣＤ等の撮像素子において、樹脂
を用いて撮像素子上にマイクロレンズアレイを集積して
形成し、開口率を向上させる技術が実用化されている。
例えば、特開平１−３０９３７０号公報には、図８に示
すような構成のものが開示されている。図中の11は、Ｐ
型のＳｉ基板である。この基板11の表面には、多数の光
電変換素子のＮ+ 型ホトダイオ−ド領域12，Ｎ型の埋込
チャネル13及びＰ+ 型のチャネルストッパ14が設けられ
ている。前記基板11上には、前記ホトダイオ−ド領域12
に対応する部分以外に複数の転送電極15が埋め込まれた
層間絶縁膜16が形成されている。前記転送電極15に対応
する層間絶縁膜16上には、アルミニウムからなる遮光膜
17が配置されている。これらの遮光膜17を含む前記層間
絶縁膜16上には、平坦で透明な第１中間層18ａ，第２中
間層18ｂ，第３中間層18ｃ，第４中間層18ｄが順次形成
されている。前記第１中間層18ａと第２中間層18ｂ間に
は、マゼンタ染色層19が前記ホトダイオ−ド領域12に対
応して選択的に形成されている。前記第２中間層18ｂと
第３中間層18ｃ間には、シアン染色層20が前記ホトダイ
オ−ド領域12に対応して選択的に形成されている。前記
第３中間層18ｃと第４中間層18ｄ間には、イエロ−染色
層21が前記ホトダイオ−ド領域12に対応して選択的に形
成されている。前記第４中間層18ｄ上には、透明感光性
樹脂層22が前記ホトダイオ−ド領域12に対応して選択的
に形成されている。前記透明感光性樹脂層22を含む第４
中間層18ｄ上には、透明な保護層23が形成されている。
なお、前記透明感光性樹脂層22及びこれを被覆する保護
層23により凸レンズが構成されている。前記第１〜第４
中間層及び保護層はＰＧＭＡで形成され、透明感光性樹
脂層22はゼラチンにより形成されている。
を用いて撮像素子上にマイクロレンズアレイを集積して
形成し、開口率を向上させる技術が実用化されている。
例えば、特開平１−３０９３７０号公報には、図８に示
すような構成のものが開示されている。図中の11は、Ｐ
型のＳｉ基板である。この基板11の表面には、多数の光
電変換素子のＮ+ 型ホトダイオ−ド領域12，Ｎ型の埋込
チャネル13及びＰ+ 型のチャネルストッパ14が設けられ
ている。前記基板11上には、前記ホトダイオ−ド領域12
に対応する部分以外に複数の転送電極15が埋め込まれた
層間絶縁膜16が形成されている。前記転送電極15に対応
する層間絶縁膜16上には、アルミニウムからなる遮光膜
17が配置されている。これらの遮光膜17を含む前記層間
絶縁膜16上には、平坦で透明な第１中間層18ａ，第２中
間層18ｂ，第３中間層18ｃ，第４中間層18ｄが順次形成
されている。前記第１中間層18ａと第２中間層18ｂ間に
は、マゼンタ染色層19が前記ホトダイオ−ド領域12に対
応して選択的に形成されている。前記第２中間層18ｂと
第３中間層18ｃ間には、シアン染色層20が前記ホトダイ
オ−ド領域12に対応して選択的に形成されている。前記
第３中間層18ｃと第４中間層18ｄ間には、イエロ−染色
層21が前記ホトダイオ−ド領域12に対応して選択的に形
成されている。前記第４中間層18ｄ上には、透明感光性
樹脂層22が前記ホトダイオ−ド領域12に対応して選択的
に形成されている。前記透明感光性樹脂層22を含む第４
中間層18ｄ上には、透明な保護層23が形成されている。
なお、前記透明感光性樹脂層22及びこれを被覆する保護
層23により凸レンズが構成されている。前記第１〜第４
中間層及び保護層はＰＧＭＡで形成され、透明感光性樹
脂層22はゼラチンにより形成されている。
【０００８】図８の構成の撮像素子において、第１〜第
４中間層及び保護層の屈折率は１．５であり、各染色層
の屈折率とほぼ等しく、入射光が凸レンズに対して垂直
に入射されると仮定した場合、図９に示すように、中間
層（保護層を含む）18の厚さをｔ1 、凸レンズの厚さを
ｔ2 としたとき、次式を満足すると開口率は１００％近
くになる。
４中間層及び保護層の屈折率は１．５であり、各染色層
の屈折率とほぼ等しく、入射光が凸レンズに対して垂直
に入射されると仮定した場合、図９に示すように、中間
層（保護層を含む）18の厚さをｔ1 、凸レンズの厚さを
ｔ2 としたとき、次式を満足すると開口率は１００％近
くになる。
【０００９】 ｔ1 ＝ｎ1 ／（ｎ1 −ｎ0 ）・（ｐ2 ＋ｔ2 2 ）／２ｔ2 −ｔ2 ここで、ｎ0 ，ｎ1 は、それぞれ空気、中間層の屈折
率、ｐは水平方向セルピッチの１／２である。
率、ｐは水平方向セルピッチの１／２である。
【００１０】すなわち、ピッチｐに対して、上式による
厚さｔ1 を有するマイクロレンズを受光部上に形成する
ことにより、入射光束はほぼ受光部表面上の１点に絞り
込むことが可能となる。そして、この焦点を受光領域内
に位置させることにより、約８０％以上の高開口率が達
成される。
厚さｔ1 を有するマイクロレンズを受光部上に形成する
ことにより、入射光束はほぼ受光部表面上の１点に絞り
込むことが可能となる。そして、この焦点を受光領域内
に位置させることにより、約８０％以上の高開口率が達
成される。
【００１１】次に、ＣＭＤにマイクロレンズを形成する
構成について説明する。ＣＭＤ撮像素子の具体的な平面
構成図は、図１に示す通りである（特開昭６３−２６１
７４４号公報）。
構成について説明する。ＣＭＤ撮像素子の具体的な平面
構成図は、図１に示す通りである（特開昭６３−２６１
７４４号公報）。
【００１２】図中の31ａ，31ｂは水平方向に配列された
画素であり、隣接するＣＭＤ受光素子からなる。また、
32はソ−ス領域、33ａ，33ｂは前記画素31ａ，31ｂのソ
−ス領域32を囲むように形成された多結晶シリコンから
なるゲ−ト電極である。これらのゲ−ト電極の延長部33
ａ′，33ｂ′は夫々斜め方向に延長されて、ゲ−ト電極
結合部34が形成されている。35は２層目のアルミニウム
からなるゲ−トラインで、前記画素31ａ，31ｂに列間に
沿って前記ゲ−ト電極結合部34上を通るように配置され
ている。前記ゲ−トライン35は、一つのゲ−トコンタク
ト36を介して前記ゲ−ト電極結合部34に接続されてい
る。
画素であり、隣接するＣＭＤ受光素子からなる。また、
32はソ−ス領域、33ａ，33ｂは前記画素31ａ，31ｂのソ
−ス領域32を囲むように形成された多結晶シリコンから
なるゲ−ト電極である。これらのゲ−ト電極の延長部33
ａ′，33ｂ′は夫々斜め方向に延長されて、ゲ−ト電極
結合部34が形成されている。35は２層目のアルミニウム
からなるゲ−トラインで、前記画素31ａ，31ｂに列間に
沿って前記ゲ−ト電極結合部34上を通るように配置され
ている。前記ゲ−トライン35は、一つのゲ−トコンタク
ト36を介して前記ゲ−ト電極結合部34に接続されてい
る。
【００１３】また、図中の37は浅い拡散領域で形成され
ているドレイン領域、38は深い拡散領域で形成されてい
るドレイン領域を示し、各画素間の分離領域を構成して
いる。39は１層目のアルミニウムよりなるソ−スライン
を示し、垂直方向に配列された各画素の各ソ−ス領域32
上を通るように配置されている。前記ソ−スライン39
は、各画素のソ−ス領域32とソ−スコンタクト40を介し
て接続されている。41は１層目のアルミニウムよりなる
ドレインラインを示し、前記ゲ−ト電極結合部34の配置
されていない画素間において垂直方向に配置されてい
る。前記ドレインライン41は、前記ドレイン領域38とド
レインコンタクト42を介して接続されている。
ているドレイン領域、38は深い拡散領域で形成されてい
るドレイン領域を示し、各画素間の分離領域を構成して
いる。39は１層目のアルミニウムよりなるソ−スライン
を示し、垂直方向に配列された各画素の各ソ−ス領域32
上を通るように配置されている。前記ソ−スライン39
は、各画素のソ−ス領域32とソ−スコンタクト40を介し
て接続されている。41は１層目のアルミニウムよりなる
ドレインラインを示し、前記ゲ−ト電極結合部34の配置
されていない画素間において垂直方向に配置されてい
る。前記ドレインライン41は、前記ドレイン領域38とド
レインコンタクト42を介して接続されている。
【００１４】図２（Ａ）は図１の平面構造のＣＭＤ撮像
素子にマイクロレンズ群を形成した場合の平面図であ
り、同図中の43がマイクロレンズである。この場合、マ
イクロレンズ43の形状は例えば正方形状になっている。
また、同図において、マイクロレンズ群の焦点は、ソ−
スコンタクト40の右側のゲ−ト中央部、Ｙ点に位置して
いることが望ましい（あるいはソ−スコンタクト40の左
側のゲ−ト中央部，Ｚ点。）これは、半導体表面上に形
成された、最も高い部分に位置する遮光作用を有する前
記ゲ−トライン35より、マイクロレンズ43の焦点Ｙ，及
び光軸を遠ざけることにより、マイクロレンズ43の遮光
作用を低下させない、という理由による。
素子にマイクロレンズ群を形成した場合の平面図であ
り、同図中の43がマイクロレンズである。この場合、マ
イクロレンズ43の形状は例えば正方形状になっている。
また、同図において、マイクロレンズ群の焦点は、ソ−
スコンタクト40の右側のゲ−ト中央部、Ｙ点に位置して
いることが望ましい（あるいはソ−スコンタクト40の左
側のゲ−ト中央部，Ｚ点。）これは、半導体表面上に形
成された、最も高い部分に位置する遮光作用を有する前
記ゲ−トライン35より、マイクロレンズ43の焦点Ｙ，及
び光軸を遠ざけることにより、マイクロレンズ43の遮光
作用を低下させない、という理由による。
【００１５】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＣ1 ，Ｃ2 に
沿った断面図を示す。図２（Ｂ）において、39は１層目
のアルミニウムよりなるソ−スライン、33ｂはＣＭＤの
ゲ−ト電極、41は１層目のアルミニウムよりなるドレイ
ンライン、43はマイクロレンズ、44は半導体基板であ
る。また、45はレンズＸの最外周に入射した光の軌跡を
表わしている。結局、マイクロレンズで焦光された全て
のゲ−ト電極に入射することになる。
沿った断面図を示す。図２（Ｂ）において、39は１層目
のアルミニウムよりなるソ−スライン、33ｂはＣＭＤの
ゲ−ト電極、41は１層目のアルミニウムよりなるドレイ
ンライン、43はマイクロレンズ、44は半導体基板であ
る。また、45はレンズＸの最外周に入射した光の軌跡を
表わしている。結局、マイクロレンズで焦光された全て
のゲ−ト電極に入射することになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体撮像装置によれば、図２（Ｂ）より分かるように、
光の経路45の一部がドレインライン41に接触しているた
め、結局マイクロレンズ43の焦光率の低下をきたすこと
となる。
固体撮像装置によれば、図２（Ｂ）より分かるように、
光の経路45の一部がドレインライン41に接触しているた
め、結局マイクロレンズ43の焦光率の低下をきたすこと
となる。
【００１７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、第１層，第２層のソ−ス，ドレイン，ゲ−トライン
を形成する金属層に改良を施すことにより、マイクロレ
ンズの焦光率の低下を抑制できる固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
で、第１層，第２層のソ−ス，ドレイン，ゲ−トライン
を形成する金属層に改良を施すことにより、マイクロレ
ンズの焦光率の低下を抑制できる固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、内部
増幅機能を有するマイクロレンズ付ＣＭＤ受光素子を光
電変換素子として用いた画素を、半導体基板上にマトリ
クス状に配置した固体撮像装置において、隣接する受光
素子間の領域を通る配線層を、前記一方の受光素子側に
ずらして配置することにより、前記他方の受光素子側の
前記マイクロレンズから入射光が集光されるゲート電極
に至る光路を遮蔽しない構成（構成Ａ）、あるいは前記
光路外周辺の一部を前記半導体基板上かつ前記光路の外
側にのみ形成された多層配線の少なくとも１層を延在さ
せて被覆する構成(構成Ｂ）、のいずれか一方の構成と
することを特徴とする固体撮像装置である。ここで、構
成Ａは後述する実施例１に該当し、構成Ｂは後述する実
施例２に該当する。 本願第２の発明は、内部増幅機能を
有するマイクロレンズ付ＣＭＤ受光素子を光電変換素子
として用いた画素を、半導体基板上にマトリクス状に配
置した固体撮像装置において、隣接する受光素子間の領
域を通る配線層を、前記一方の受光素子側にずらして配
置することにより、前記他方の受光素子側の前記マイク
ロレンズから入射光が集光されるゲート電極の一部に至
る光路を遮蔽しない構成、及び前記ゲート電極の他の部
分の光路外周辺の一部を前記半導体基板上かつ前記光路
の外側にのみ形成された多層配線の少なくとも１層を延
在させて被覆する構成、の両方の構成とすることを特徴
とする固体撮像装置である。ここで、第２の発明は実施
例３に該当する。
増幅機能を有するマイクロレンズ付ＣＭＤ受光素子を光
電変換素子として用いた画素を、半導体基板上にマトリ
クス状に配置した固体撮像装置において、隣接する受光
素子間の領域を通る配線層を、前記一方の受光素子側に
ずらして配置することにより、前記他方の受光素子側の
前記マイクロレンズから入射光が集光されるゲート電極
に至る光路を遮蔽しない構成（構成Ａ）、あるいは前記
光路外周辺の一部を前記半導体基板上かつ前記光路の外
側にのみ形成された多層配線の少なくとも１層を延在さ
せて被覆する構成(構成Ｂ）、のいずれか一方の構成と
することを特徴とする固体撮像装置である。ここで、構
成Ａは後述する実施例１に該当し、構成Ｂは後述する実
施例２に該当する。 本願第２の発明は、内部増幅機能を
有するマイクロレンズ付ＣＭＤ受光素子を光電変換素子
として用いた画素を、半導体基板上にマトリクス状に配
置した固体撮像装置において、隣接する受光素子間の領
域を通る配線層を、前記一方の受光素子側にずらして配
置することにより、前記他方の受光素子側の前記マイク
ロレンズから入射光が集光されるゲート電極の一部に至
る光路を遮蔽しない構成、及び前記ゲート電極の他の部
分の光路外周辺の一部を前記半導体基板上かつ前記光路
の外側にのみ形成された多層配線の少なくとも１層を延
在させて被覆する構成、の両方の構成とすることを特徴
とする固体撮像装置である。ここで、第２の発明は実施
例３に該当する。
【００１９】
【作用】配線層の平面配置に検討を加えマイクロレンズ
付ＣＭＤに適したＣＭＤの平面構造を与えることによ
り、マイクロレンズよりゲ−ト電極に至る光路中に遮光
物を排除してマイクロレンズの集光率の低下を抑制して
信号量の向上をはかるか、あるいは受光部以外の不要な
領域を遮蔽して雑音量を減少させてＳ／Ｎ比を向上させ
る。
付ＣＭＤに適したＣＭＤの平面構造を与えることによ
り、マイクロレンズよりゲ−ト電極に至る光路中に遮光
物を排除してマイクロレンズの集光率の低下を抑制して
信号量の向上をはかるか、あるいは受光部以外の不要な
領域を遮蔽して雑音量を減少させてＳ／Ｎ比を向上させ
る。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
る。
【００２１】（実施例１）図３（Ａ），（Ｂ）を参照す
る。ここで、図３（Ｂ）は図（Ａ）のＣ1 〜Ｃ2 線に沿
った断面図である。この実施例１は、第１アルミニウム
よりなるドレインライン（図２）の平面パタ−ンを改良
したものである。なお、従来と同部材は同符号を付して
説明を省略する。
る。ここで、図３（Ｂ）は図（Ａ）のＣ1 〜Ｃ2 線に沿
った断面図である。この実施例１は、第１アルミニウム
よりなるドレインライン（図２）の平面パタ−ンを改良
したものである。なお、従来と同部材は同符号を付して
説明を省略する。
【００２２】即ち、マイクロレンズ43の焦点Ｙの右方の
ドレインライン51は、図２の場合と比べ、図３（Ａ）の
上右方向に移動させ、右隣りのゲ−ト電極52部上に部分
的にオ−バ−ラップするように構成されている。しかる
に、マイクロレンズ43が無い場合、ゲ−ト電極部はＣＭ
Ｄ受光部の一部となり、そのゲ−ト電極の上部に遮光作
用を有するアルミニウムを形成することは開口率の低下
をきたし、悪影響を与えるが、図３（Ａ）のようにマイ
クロレンズ43を形成した場合は、レンズ集光以外にあれ
ば、ゲ−ト電極上部にアルミニウムを形成しても問題は
無い。
ドレインライン51は、図２の場合と比べ、図３（Ａ）の
上右方向に移動させ、右隣りのゲ−ト電極52部上に部分
的にオ−バ−ラップするように構成されている。しかる
に、マイクロレンズ43が無い場合、ゲ−ト電極部はＣＭ
Ｄ受光部の一部となり、そのゲ−ト電極の上部に遮光作
用を有するアルミニウムを形成することは開口率の低下
をきたし、悪影響を与えるが、図３（Ａ）のようにマイ
クロレンズ43を形成した場合は、レンズ集光以外にあれ
ば、ゲ−ト電極上部にアルミニウムを形成しても問題は
無い。
【００２３】また、図３（Ｂ）より、ドレインライン51
が、光軌跡45の外側に位置していることが明らかであ
る。つまり、実施例１では、レンズ43で集光される光
が、全て受光領域に入射可能となる。
が、光軌跡45の外側に位置していることが明らかであ
る。つまり、実施例１では、レンズ43で集光される光
が、全て受光領域に入射可能となる。
【００２４】なお、上記実施例１では、ドレインライン
を焦点Ｙから遠ざける様に配置を行なったが、焦点存在
位置のもう一つの候補である、Ｚ点にマイクロレンズの
焦点（光軸）を形成した場合は、図３（Ａ）のドレイン
ラインを同図とは逆の方向（Ｅ線に関し、軸対象な形状
とする）に形成すれば良い。
を焦点Ｙから遠ざける様に配置を行なったが、焦点存在
位置のもう一つの候補である、Ｚ点にマイクロレンズの
焦点（光軸）を形成した場合は、図３（Ａ）のドレイン
ラインを同図とは逆の方向（Ｅ線に関し、軸対象な形状
とする）に形成すれば良い。
【００２５】また、図３（Ｂ）のソ−スライン39もプロ
セスのデザインル−ルの範囲内において、焦点Ｙより遠
ざける方向に離すことにより遮光作用を有するアルミニ
ウムなどの金属配線がマイクロレンズの集光率を低下さ
せる悪影響を低下させることが可能となる。
セスのデザインル−ルの範囲内において、焦点Ｙより遠
ざける方向に離すことにより遮光作用を有するアルミニ
ウムなどの金属配線がマイクロレンズの集光率を低下さ
せる悪影響を低下させることが可能となる。
【００２６】（実施例２）図４，図５を参照する。この
実施例２は、実施例１が信号量Ｓを向上させてＳ／Ｎ比
を向上させたのに対し、雑音量Ｎを減少させてＳ／Ｎ比
を向上させる例である。
実施例２は、実施例１が信号量Ｓを向上させてＳ／Ｎ比
を向上させたのに対し、雑音量Ｎを減少させてＳ／Ｎ比
を向上させる例である。
【００２７】図４は図３（Ａ）と同じであるが、特に第
２アルミニウムよりなるゲ−トライン35が点々で示して
いる。図４から明らかのように、ゲ−ト電極33ａ，33ｂ
の上部，下部はマイクロレンズ付ＣＭＤの受光部以外と
なっているが、表面は金属膜では覆われていない。そこ
で、この実施例２では、図５に示された如く、２層目の
アルミニウムよりなるゲ−トライン61を図４の従来例の
ゲ−トライン35に比べて太くし、不要な部分のゲ−ト電
極部をアルミニウムで覆うようにした。
２アルミニウムよりなるゲ−トライン35が点々で示して
いる。図４から明らかのように、ゲ−ト電極33ａ，33ｂ
の上部，下部はマイクロレンズ付ＣＭＤの受光部以外と
なっているが、表面は金属膜では覆われていない。そこ
で、この実施例２では、図５に示された如く、２層目の
アルミニウムよりなるゲ−トライン61を図４の従来例の
ゲ−トライン35に比べて太くし、不要な部分のゲ−ト電
極部をアルミニウムで覆うようにした。
【００２８】実施例２をマイクロレンズ付ＣＭＤイメ−
ジャ−に適用することにより、暗電流に起因する雑音の
低下が可能となる。
ジャ−に適用することにより、暗電流に起因する雑音の
低下が可能となる。
【００２９】なお、実施例２においては、２層目のアル
ミニウムを延在させたが、１層目のアルミニウムを延在
させることによっても同様な効果が達成可能である。例
えば、図５中のＦ点は受光部領域外であり、しかも以上
の説明においては表面はアルミニウムにより覆われてい
ないが、Ｆ点右に存在するソ−スコンタクト40上のソー
スラインであるアルミニウム配線を左方に延在させ、Ｆ
点上に１層目のアルミニウムを形成することが可能とな
る。このような処置を行なうことにより、更に暗電流の
低減が可能となる。
ミニウムを延在させたが、１層目のアルミニウムを延在
させることによっても同様な効果が達成可能である。例
えば、図５中のＦ点は受光部領域外であり、しかも以上
の説明においては表面はアルミニウムにより覆われてい
ないが、Ｆ点右に存在するソ−スコンタクト40上のソー
スラインであるアルミニウム配線を左方に延在させ、Ｆ
点上に１層目のアルミニウムを形成することが可能とな
る。このような処置を行なうことにより、更に暗電流の
低減が可能となる。
【００３０】以上の説明においては、１層目のアルミニ
ウム，２層目のアルミニウム等の金属配線でマイクロレ
ンズ付ＣＭＤの受光部以外の不要な領域を遮蔽したが、
ＣＭＤプロセスにおいては１，２層目のアルミニウムに
加え、３層目のアルミニウムを形成し、シフトレジスタ
−等のＣＭＤ形成領域外を遮光することがある。この場
合、３層目のアルミニウムを利用し、マイクロレンズ付
の受光部以外を遮うことも可能となる。この手段を採用
した例を実施例３で説明する。
ウム，２層目のアルミニウム等の金属配線でマイクロレ
ンズ付ＣＭＤの受光部以外の不要な領域を遮蔽したが、
ＣＭＤプロセスにおいては１，２層目のアルミニウムに
加え、３層目のアルミニウムを形成し、シフトレジスタ
−等のＣＭＤ形成領域外を遮光することがある。この場
合、３層目のアルミニウムを利用し、マイクロレンズ付
の受光部以外を遮うことも可能となる。この手段を採用
した例を実施例３で説明する。
【００３１】（実施例３）図６を参照する。
【００３２】この実施例３の要旨は、図３（Ｂ）に比べ
て、レンズの光軌跡外部に３層目のアルミニウムよりな
る薄膜71を追加形成している点にある。この薄膜71の存
在により、レンズ付ＣＭＤの信号量Ｓを低下させること
なく、更に暗電流に起因する雑音Ｎを低下させることが
可能となる。
て、レンズの光軌跡外部に３層目のアルミニウムよりな
る薄膜71を追加形成している点にある。この薄膜71の存
在により、レンズ付ＣＭＤの信号量Ｓを低下させること
なく、更に暗電流に起因する雑音Ｎを低下させることが
可能となる。
【００３３】なお、上記実施例１〜３では、金属膜がア
ルミニウムからなる場合について説明した。しかし、高
強度の光が入射すると、半導体表面と、金属膜下面間の
多重反射により当該画素以外に光が伝播し、偽信号が増
加する現象（ブル−ミング又はスメア）が現われる。こ
のための偽信号対策としては、上記各実施例の１〜３層
目のアルミニウムの上部あるいは下部をＴｉＮ等の薄膜
で覆いサンドイッチ構造とすること等が挙げられる。本
発明においては、ＣＭＤの金属膜による被覆率が上り、
スメアに対して弱くなることが予想されるが、これらの
対策には以上に説明した多層金属膜の使用が効果的であ
る。
ルミニウムからなる場合について説明した。しかし、高
強度の光が入射すると、半導体表面と、金属膜下面間の
多重反射により当該画素以外に光が伝播し、偽信号が増
加する現象（ブル−ミング又はスメア）が現われる。こ
のための偽信号対策としては、上記各実施例の１〜３層
目のアルミニウムの上部あるいは下部をＴｉＮ等の薄膜
で覆いサンドイッチ構造とすること等が挙げられる。本
発明においては、ＣＭＤの金属膜による被覆率が上り、
スメアに対して弱くなることが予想されるが、これらの
対策には以上に説明した多層金属膜の使用が効果的であ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ＣＭ
Ｄの配線を形成する金属層に改良を施すことにより、マ
イクロレンズの集光率の低下を抑制させたり、あるいは
信号量を低下させることなく雑音量を低下させる固体撮
像装置を提供できる。
Ｄの配線を形成する金属層に改良を施すことにより、マ
イクロレンズの集光率の低下を抑制させたり、あるいは
信号量を低下させることなく雑音量を低下させる固体撮
像装置を提供できる。
【図１】ＣＭＤ撮像素子の平面図。
【図２】図１のＣＭＤ撮像素子にマイクロレンズ群を形
成した場合の説明図であり、図２（Ａ）は平面図、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ1 −Ｃ2 に沿う断面図。
成した場合の説明図であり、図２（Ａ）は平面図、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ1 −Ｃ2 に沿う断面図。
【図３】本発明の実施例１に係るＣＭＤ撮像素子の説明
図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）のＣ1 −Ｃ2 に沿う断面図。
図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）のＣ1 −Ｃ2 に沿う断面図。
【図４】従来のＣＭＤ撮像素子の平面図。
【図５】本発明の実施例２に係るＣＭＤ撮像素子の平面
図。
図。
【図６】本発明の実施例３に係るＣＭＤ撮像素子の要部
の断面図。
の断面図。
【図７】従来のＣＭＤ固体撮像装置の１画素部分の断面
図。
図。
【図８】従来のその他のＣＭＤ固体撮像装置の断面図。
【図９】マイクロレンズ光学設計を説明するための図。
31ａ，31ｂ…画素、32…ソ−ス領域、33ａ，33ｂ，52…
ゲ−ト電極、34…ゲ−ト電極結合部、35…ゲ−トライ
ン、36…ゲ−トコンタクト、37，38…ドレイン領域、39
…ソ−スライン、40…ソ−スコンタクト、41，51…ドレ
インライン、42…ドレインコンタクト、43…マイクロレ
ンズ、44…半導体基板、45…光軌跡、61…ゲ−トライ
ン、71…薄膜。
ゲ−ト電極、34…ゲ−ト電極結合部、35…ゲ−トライ
ン、36…ゲ−トコンタクト、37，38…ドレイン領域、39
…ソ−スライン、40…ソ−スコンタクト、41，51…ドレ
インライン、42…ドレインコンタクト、43…マイクロレ
ンズ、44…半導体基板、45…光軌跡、61…ゲ−トライ
ン、71…薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 H01L 27/146 H04N 5/335
Claims (2)
- 【請求項１】 内部増幅機能を有するマイクロレンズ付
ＣＭＤ受光素子を光電変換素子として用いた画素を、半
導体基板上にマトリクス状に配置した固体撮像装置にお
いて、 隣接する受光素子間の領域を通る配線層を、前記一方の
受光素子側にずらして配置することにより、前記他方の
受光素子側の前記マイクロレンズから入射光が集光され
るゲート電極に至る光路を遮蔽しない構成、あるいは前
記光路外周辺の一部を前記半導体基板上かつ前記光路の
外側にのみ形成された多層配線の少なくとも１層を延在
させて被覆する構成、のいずれか一方の構成とすること
を特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 内部増幅機能を有するマイクロレンズ付
ＣＭＤ受光素子を光電変換素子として用いた画素を、半
導体基板上にマトリクス状に配置した固体撮像装置にお
いて、 隣接する受光素子間の領域を通る配線層を、前記一方の
受光素子側にずらして配置することにより、前記他方の
受光素子側の前記マイクロレンズから入射光が集光され
るゲート電極の一部に至る光路を遮蔽しない構成、及び
前記ゲート電極の他の部分の光路外周辺の一部を前記半
導体基板上かつ前記光路の外側にのみ形成された多層配
線の少なくとも１層を延在させて被覆する構成、の両方
の構成とすることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00515292A JP3191967B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00515292A JP3191967B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190819A JPH05190819A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3191967B2 true JP3191967B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=11603301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00515292A Expired - Fee Related JP3191967B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3191967B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP00515292A patent/JP3191967B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05190819A (ja) | 1993-07-30 |
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