JP3326940B2 - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子およびそ
の製造方法に関し、特に入射光を光電変換するフォトセ
ンサ群からなる受光部とは別に、遮光された複数個のフ
ォトセンサからなるオプティカルブラック部（以下、Ｏ
ＰＢ(optical black；光学的黒)部と称する）を有する
固体撮像素子およびその製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に入射光を光電変換するフォトセ
ンサ群からなる受光部とは別に、遮光された複数個のフ
ォトセンサからなるオプティカルブラック部（以下、Ｏ
ＰＢ(optical black；光学的黒)部と称する）を有する
固体撮像素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Co
upled Device) 型固体撮像素子においては、図３に示す
ように、入射光を光電変換するフォトセンサ３１からな
る有効画素領域である受光部３２の例えば両側に、入射
面側が遮光されたフォトセンサ３４からなるＯＰＢ部３
５を設け、受光部３２およびＯＰＢ部３５の各画素から
読み出された電荷を垂直転送レジスタ３３，３６によっ
て垂直方向に転送するとともに、水平転送レジスタ３７
によって水平方向に転送し、さらに電荷検出部３８で電
圧に変換する構成となっている。
upled Device) 型固体撮像素子においては、図３に示す
ように、入射光を光電変換するフォトセンサ３１からな
る有効画素領域である受光部３２の例えば両側に、入射
面側が遮光されたフォトセンサ３４からなるＯＰＢ部３
５を設け、受光部３２およびＯＰＢ部３５の各画素から
読み出された電荷を垂直転送レジスタ３３，３６によっ
て垂直方向に転送するとともに、水平転送レジスタ３７
によって水平方向に転送し、さらに電荷検出部３８で電
圧に変換する構成となっている。
【０００３】そして、後段の信号処理回路（図示せず）
において、ＯＰＢ部３５の出力である黒信号レベルを基
準として受光部３２の各画素の出力に対して信号処理を
行うようにしている。一例として、ＯＰＢ部３５の黒信
号レベルを基準とすることで、黒の濃淡の判別を行うこ
とができる。
において、ＯＰＢ部３５の出力である黒信号レベルを基
準として受光部３２の各画素の出力に対して信号処理を
行うようにしている。一例として、ＯＰＢ部３５の黒信
号レベルを基準とすることで、黒の濃淡の判別を行うこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の固体撮像素子では、図３から明らかなように、
受光部３２とＯＰＢ部３５とは各々の画素が遮光されて
いるか、いないかの違いだけであり、各垂直転送レジス
タ３３，３６の埋込みチャネルに関しては全く同じ構造
になっていた。
た従来の固体撮像素子では、図３から明らかなように、
受光部３２とＯＰＢ部３５とは各々の画素が遮光されて
いるか、いないかの違いだけであり、各垂直転送レジス
タ３３，３６の埋込みチャネルに関しては全く同じ構造
になっていた。
【０００５】このため、入射光を照射しないときの受光
部３２の出力とＯＰＢ部３５の出力とは本来同一レベル
になる筈のものが、受光部３２とＯＰＢ部３５の上部構
造の違い、例えば遮光面積の違いによる受光部３２とＯ
ＰＢ部３５との水素化の程度の差などの要因により、受
光部３２とＯＰＢ部３５の暗電流の違いとして現れてき
てしまうという問題があった。
部３２の出力とＯＰＢ部３５の出力とは本来同一レベル
になる筈のものが、受光部３２とＯＰＢ部３５の上部構
造の違い、例えば遮光面積の違いによる受光部３２とＯ
ＰＢ部３５との水素化の程度の差などの要因により、受
光部３２とＯＰＢ部３５の暗電流の違いとして現れてき
てしまうという問題があった。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、受光部とＯＰＢ部の
上部構造の違いに伴う受光部とＯＰＢ部での暗電流の大
きさの差を低減可能な固体撮像素子およびその製造方法
を提供することにある。
であり、その目的とするところは、受光部とＯＰＢ部の
上部構造の違いに伴う受光部とＯＰＢ部での暗電流の大
きさの差を低減可能な固体撮像素子およびその製造方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、入射光を光
電変換するフォトセンサ群およびこのフォトセンサ群の
垂直列毎に配された垂直転送レジスタを有する受光部
と、遮光された複数個のフォトセンサおよびこの複数個
のフォトセンサの垂直列毎に配された垂直転送レジスタ
するＯＰＢ部とを具備する固体撮像素子において、受光
部の暗電流とＯＰＢ部の暗電流との差を小さくするため
に、受光部の垂直レジスタの表面積とＯＰＢ部の垂直レ
ジスタの表面積とを異ならせしめた構成を採っている。
電変換するフォトセンサ群およびこのフォトセンサ群の
垂直列毎に配された垂直転送レジスタを有する受光部
と、遮光された複数個のフォトセンサおよびこの複数個
のフォトセンサの垂直列毎に配された垂直転送レジスタ
するＯＰＢ部とを具備する固体撮像素子において、受光
部の暗電流とＯＰＢ部の暗電流との差を小さくするため
に、受光部の垂直レジスタの表面積とＯＰＢ部の垂直レ
ジスタの表面積とを異ならせしめた構成を採っている。
【０００８】
【作用】上記構成の固体撮像素子において、暗電流は主
に垂直転送レジスタの埋込みチャネルの表面で発生し、
その暗電流値は埋込みチャネルの表面積の大きさに依存
する。したがって、垂直転送レジスタの埋込みチャネル
の表面積を、受光部とＯＰＢ部とで異なる大きさとする
ことで、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさを独立に
設定できるため、その差を任意の大きさとすることがで
き、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさの差を低減で
きる。
に垂直転送レジスタの埋込みチャネルの表面で発生し、
その暗電流値は埋込みチャネルの表面積の大きさに依存
する。したがって、垂直転送レジスタの埋込みチャネル
の表面積を、受光部とＯＰＢ部とで異なる大きさとする
ことで、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさを独立に
設定できるため、その差を任意の大きさとすることがで
き、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさの差を低減で
きる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、ＣＣＤ固体撮像素子に適用された
本発明の一実施例を示す概略構成図である。図１におい
て、有効画素となるフォトセンサ１１が２次元配列され
ることによって受光部１２を構成している。この受光部
１２において、各フォトセンサ１１で光電変換され、蓄
積された信号電荷は、フォトセンサ１１の垂直列毎に配
された複数本の垂直転送レジスタ１３に読み出される。
に説明する。図１は、ＣＣＤ固体撮像素子に適用された
本発明の一実施例を示す概略構成図である。図１におい
て、有効画素となるフォトセンサ１１が２次元配列され
ることによって受光部１２を構成している。この受光部
１２において、各フォトセンサ１１で光電変換され、蓄
積された信号電荷は、フォトセンサ１１の垂直列毎に配
された複数本の垂直転送レジスタ１３に読み出される。
【００１０】この受光部１２の例えば両側には、フォト
センサ１４が例えば２列ずつ配列され、さらに各垂直列
毎に垂直転送レジスタ１６が配列されている。そして、
図２に示すように、シリコン基板２１の一主面側に形成
されたフォトセンサ１４および垂直転送レジスタ１６の
上方にはアルミニウム等からなる遮光層２２が形成され
ており、この遮光層２２によりフォトセンサ１４および
垂直転送レジスタ１６を光学的に覆うことによってＯＰ
Ｂ部１５を構成している。また、受光部１２において
は、各フォトセンサ１１上以外の部分は遮光層２３によ
って覆われている。なお、ＯＰＢ部１５については、必
ずしも受光部１２の両側に配置する必要はなく、片側の
みに配置しても良い。
センサ１４が例えば２列ずつ配列され、さらに各垂直列
毎に垂直転送レジスタ１６が配列されている。そして、
図２に示すように、シリコン基板２１の一主面側に形成
されたフォトセンサ１４および垂直転送レジスタ１６の
上方にはアルミニウム等からなる遮光層２２が形成され
ており、この遮光層２２によりフォトセンサ１４および
垂直転送レジスタ１６を光学的に覆うことによってＯＰ
Ｂ部１５を構成している。また、受光部１２において
は、各フォトセンサ１１上以外の部分は遮光層２３によ
って覆われている。なお、ＯＰＢ部１５については、必
ずしも受光部１２の両側に配置する必要はなく、片側の
みに配置しても良い。
【００１１】受光部１２およびＯＰＢ部１５における各
垂直転送レジスタ１３，１６は、例えば４相の垂直転送
クロックφＶ１〜φＶ４によって駆動されることによ
り、各画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送
する。この垂直転送レジスタ１３，１６の出力側には、
これらレジスタ１３，１６から転送された信号電荷を水
平方向に転送する水平転送レジスタ１７が設けられてい
る。
垂直転送レジスタ１３，１６は、例えば４相の垂直転送
クロックφＶ１〜φＶ４によって駆動されることによ
り、各画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送
する。この垂直転送レジスタ１３，１６の出力側には、
これらレジスタ１３，１６から転送された信号電荷を水
平方向に転送する水平転送レジスタ１７が設けられてい
る。
【００１２】この水平転送レジスタ１７は、例えば２相
の水平転送クロックφＨ１，φＨ２によって駆動され
る。水平転送レジスタ１７の出力端には、水平転送され
てきた信号電荷を検出して信号電圧に変換する例えばフ
ローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電荷検
出部１８が設けられており、この電荷検出部１８から撮
像出力であるビデオ信号が導出される。
の水平転送クロックφＨ１，φＨ２によって駆動され
る。水平転送レジスタ１７の出力端には、水平転送され
てきた信号電荷を検出して信号電圧に変換する例えばフ
ローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電荷検
出部１８が設けられており、この電荷検出部１８から撮
像出力であるビデオ信号が導出される。
【００１３】上記構成のＣＣＤ固体撮像素子において、
本実施例では、図１から明らかなように、ＯＰＢ部１５
の垂直転送レジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、
受光部１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの
幅Ｗ１よりも例えば広く設定している。これにより、受
光部１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの長
さＬ１と、ＯＰＢ部１５の垂直転送レジスタ１６の埋込
みチャネルの長さＬ２とは等しいことから、垂直転送レ
ジスタ１３，１６の各埋込みチャネルの表面積の大きさ
が異なることになる。
本実施例では、図１から明らかなように、ＯＰＢ部１５
の垂直転送レジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、
受光部１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの
幅Ｗ１よりも例えば広く設定している。これにより、受
光部１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの長
さＬ１と、ＯＰＢ部１５の垂直転送レジスタ１６の埋込
みチャネルの長さＬ２とは等しいことから、垂直転送レ
ジスタ１３，１６の各埋込みチャネルの表面積の大きさ
が異なることになる。
【００１４】受光部１２とＯＰＢ部１５とで表面積の異
なる埋込みチャネルを形成するためには、従来のＣＣＤ
固体撮像素子の作成法での埋込みチャネル形成時に、受
光部１２とＯＰＢ部１５とで開口の大きさが異なるマス
クを使用してパターニングを行うようにすれば良い。そ
の結果、基板上には受光部１２とＯＰＢ部１５とで異な
る表面積のパターンが形成される。このパターンに対し
て、従来と同様にしてイオン注入を行うことにより、受
光部１２とＯＰＢ部１５とで表面積の異なる埋込みチャ
ネルが形成される。
なる埋込みチャネルを形成するためには、従来のＣＣＤ
固体撮像素子の作成法での埋込みチャネル形成時に、受
光部１２とＯＰＢ部１５とで開口の大きさが異なるマス
クを使用してパターニングを行うようにすれば良い。そ
の結果、基板上には受光部１２とＯＰＢ部１５とで異な
る表面積のパターンが形成される。このパターンに対し
て、従来と同様にしてイオン注入を行うことにより、受
光部１２とＯＰＢ部１５とで表面積の異なる埋込みチャ
ネルが形成される。
【００１５】ところで、受光部１２およびＯＰＢ部１５
において、垂直転送レジスタ１３，１６の各埋込みチャ
ネルの表面積の大きさが等しいと、先述したように、受
光部１２とＯＰＢ部１５の上部構造の違いにより、受光
部１２とＯＰＢ部１５の暗電流の大きさに違いが生じ
る。例えば、受光部１２およびＯＰＢ部１５の遮光面積
の違いにより、受光部１２とＯＰＢ部１５との水素化の
程度に差があると、ＯＰＢ部１５の出力が入射光を照射
しないときの受光部１２の出力よりも小さくなってしま
う。
において、垂直転送レジスタ１３，１６の各埋込みチャ
ネルの表面積の大きさが等しいと、先述したように、受
光部１２とＯＰＢ部１５の上部構造の違いにより、受光
部１２とＯＰＢ部１５の暗電流の大きさに違いが生じ
る。例えば、受光部１２およびＯＰＢ部１５の遮光面積
の違いにより、受光部１２とＯＰＢ部１５との水素化の
程度に差があると、ＯＰＢ部１５の出力が入射光を照射
しないときの受光部１２の出力よりも小さくなってしま
う。
【００１６】これに対し、本発明においては、暗電流は
主に垂直転送レジスタ１３，１６の埋込みチャネルの表
面で発生し、その電流値は埋込みチャネルの表面積の大
きさに依存することに着目し、垂直転送レジスタ１３，
１６の各埋込みチャネルの表面積の大きさを異ならしめ
た構成を採っている。これにより、受光部１２とＯＰＢ
部１５での暗電流の大きさを独立に設定できるため、そ
の差を任意の大きさとすることができ、受光部１２とＯ
ＰＢ部１５での暗電流の大きさの差を低減できる。
主に垂直転送レジスタ１３，１６の埋込みチャネルの表
面で発生し、その電流値は埋込みチャネルの表面積の大
きさに依存することに着目し、垂直転送レジスタ１３，
１６の各埋込みチャネルの表面積の大きさを異ならしめ
た構成を採っている。これにより、受光部１２とＯＰＢ
部１５での暗電流の大きさを独立に設定できるため、そ
の差を任意の大きさとすることができ、受光部１２とＯ
ＰＢ部１５での暗電流の大きさの差を低減できる。
【００１７】本実施例においては、ＯＰＢ部１５の垂直
転送レジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、受光部
１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの幅Ｗ１
よりも広く設定し、ＯＰＢ部１５の埋込みチャネルの表
面積を受光部１２のそれよりも大きくした構成を採って
いるので、従来構造のように等しい場合よりも、ＯＰＢ
部１５の暗電流を受光部１２のそれよりも大きくでき
る。
転送レジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、受光部
１２の垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの幅Ｗ１
よりも広く設定し、ＯＰＢ部１５の埋込みチャネルの表
面積を受光部１２のそれよりも大きくした構成を採って
いるので、従来構造のように等しい場合よりも、ＯＰＢ
部１５の暗電流を受光部１２のそれよりも大きくでき
る。
【００１８】したがって、受光部１２およびＯＰＢ部１
５の遮光面積の違いによる受光部１２とＯＰＢ部１５と
の水素化の程度の差により、ＯＰＢ部１５の出力が入射
光を照射しないときの受光部１２の出力よりも小さくな
る傾向にあったとしても、受光部１２およびＯＰＢ部１
５の各埋込みチャネルの表面積に差を持たせることによ
り、その出力差を補正できる。
５の遮光面積の違いによる受光部１２とＯＰＢ部１５と
の水素化の程度の差により、ＯＰＢ部１５の出力が入射
光を照射しないときの受光部１２の出力よりも小さくな
る傾向にあったとしても、受光部１２およびＯＰＢ部１
５の各埋込みチャネルの表面積に差を持たせることによ
り、その出力差を補正できる。
【００１９】なお、上記実施例では、受光部１２とＯＰ
Ｂ部１５との水素化の程度の差により、ＯＰＢ部１５の
出力が入射光を照射しないときの受光部１２の出力より
も小さくなるときの出力差を補正するために、ＯＰＢ部
１５の埋込みチャネルの表面積を受光部１２のそれより
も大きく設定した場合について説明したが、他の何らか
の要因によってＯＰＢ部１５の出力が入射光を照射しな
いときの受光部１２の出力よりも大きくなる場合もあり
得る。
Ｂ部１５との水素化の程度の差により、ＯＰＢ部１５の
出力が入射光を照射しないときの受光部１２の出力より
も小さくなるときの出力差を補正するために、ＯＰＢ部
１５の埋込みチャネルの表面積を受光部１２のそれより
も大きく設定した場合について説明したが、他の何らか
の要因によってＯＰＢ部１５の出力が入射光を照射しな
いときの受光部１２の出力よりも大きくなる場合もあり
得る。
【００２０】その場合には、ＯＰＢ部１５の垂直転送レ
ジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、受光部１２の
垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの幅Ｗ１よりも
狭く設定し、ＯＰＢ部１５の埋込みチャネルの表面積を
受光部１２のそれよりも小さくすることにより、上記実
施例の場合と同様の効果を得ることができる。また、上
記実施例においては、ＯＰＢ部１５の暗電流値を受光部
１２のそれと等しくして出力差を補正するようにした
が、例えば、ＯＰＢ部１５の暗電流値を受光部１２のそ
れよりも大きくなるように設定すれば、微小な白点、暗
電流ムラ等をスライスすることが可能である。
ジスタ１６の埋込みチャネルの幅Ｗ２を、受光部１２の
垂直転送レジスタ１３の埋込みチャネルの幅Ｗ１よりも
狭く設定し、ＯＰＢ部１５の埋込みチャネルの表面積を
受光部１２のそれよりも小さくすることにより、上記実
施例の場合と同様の効果を得ることができる。また、上
記実施例においては、ＯＰＢ部１５の暗電流値を受光部
１２のそれと等しくして出力差を補正するようにした
が、例えば、ＯＰＢ部１５の暗電流値を受光部１２のそ
れよりも大きくなるように設定すれば、微小な白点、暗
電流ムラ等をスライスすることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光部とは別にＯＰＢ部を備えた固体撮像素子におい
て、受光部の暗電流とＯＰＢ部の暗電流との差を小さく
するために、受光部の垂直レジスタの表面積とＯＰＢ部
の垂直レジスタの表面積とを異ならせしめたことによ
り、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさを独立に設定
できるため、その差を任意の大きさとすることができ、
受光部とＯＰＢ部での暗電流値の差を低減できることに
なる。また、ＯＰＢ部の暗電流値を受光部のそれよりも
大きくなるように設定することにより、微小な白点、暗
電流ムラ等をスライスすることも可能となる。
受光部とは別にＯＰＢ部を備えた固体撮像素子におい
て、受光部の暗電流とＯＰＢ部の暗電流との差を小さく
するために、受光部の垂直レジスタの表面積とＯＰＢ部
の垂直レジスタの表面積とを異ならせしめたことによ
り、受光部とＯＰＢ部での暗電流の大きさを独立に設定
できるため、その差を任意の大きさとすることができ、
受光部とＯＰＢ部での暗電流値の差を低減できることに
なる。また、ＯＰＢ部の暗電流値を受光部のそれよりも
大きくなるように設定することにより、微小な白点、暗
電流ムラ等をスライスすることも可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】受光部およびＯＰＢ部の一部分の断面図であ
る。
る。
【図３】従来例を示す概略構成図である。
１１，１４ フォトセンサ １２ 受光部 １３，１６ 垂直転送レジスタ １５ ＯＰＢ（オプティカルブラック）部 １７ 水平転送レジスタ １８ 電荷検出部 ２２，２３ 遮光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/148 H04N 5/335
Claims (2)
- 【請求項１】 入射光を光電変換するフォトセンサ群お
よびこのフォトセンサ群の垂直列毎に配された垂直転送
レジスタを有する受光部と、 遮光された複数個のフォトセンサおよびこの複数個のフ
ォトセンサの垂直列毎に配された垂直転送レジスタを有
するオプティカルブラック部とを具備する固体撮像素子
の製造方法において、 前記受光部の暗電流と前記オプティカルブラック部の暗
電流との差を小さくするために、前記受光部の垂直レジ
スタの表面積と前記オプティカルブラック部の垂直レジ
スタの表面積とを異ならせしめた ことを特徴とする固体
撮像素子の製造方法。 - 【請求項２】 入射光を光電変換するフォトセンサ群お
よびこのフォトセンサ群の垂直列毎に配された垂直転送
レジスタを有する受光部と、 遮光された複数個のフォトセンサおよびこの複数個のフ
ォトセンサの垂直列毎に配された垂直転送レジスタを有
するオプティカルブラック部とを具備する固体撮像素子
において、 前記受光部の暗電流と前記オプティカルブラック部の暗
電流との差を小さくするために、前記受光部の垂直レジ
スタの表面積と前記オプティカルブラック部の垂直レジ
スタの表面積とを異ならせしめた ことを特徴とする固体
撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34057793A JP3326940B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34057793A JP3326940B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161960A JPH07161960A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3326940B2 true JP3326940B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18338333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34057793A Expired - Fee Related JP3326940B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3326940B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6031891A (en) * | 1998-04-30 | 2000-02-29 | Picker International, Inc. | Dual reference blacklevel clamping device and method for video line noise removal |
| JP4284752B2 (ja) * | 1999-05-31 | 2009-06-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| US6803960B2 (en) | 1999-12-22 | 2004-10-12 | Eastman Kodak Company | Optical test structure for measuring charge-transfer efficiency |
| JP4542063B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2010-09-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびそれを用いた撮像システム |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP34057793A patent/JP3326940B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07161960A (ja) | 1995-06-23 |
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